DE69530393T2

DE69530393T2 - Verfahren zur herstellung von farbfilterelementen mit laserinduzierter übertragung von farbstoffen

Info

Publication number: DE69530393T2
Application number: DE69530393T
Authority: DE
Inventors: B. Martin WOLK; A. Thomas ISBERG; L. Kenneth HANZALIK; C. Jeffrey CHANG; E. Richard BILLS; V. William DOWER; P. Terrance SMITH
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1994-07-11
Filing date: 1995-05-12
Publication date: 2004-02-12
Anticipated expiration: 2015-05-13
Also published as: WO1996002010A1; CA2194762A1; JP3429003B2; MY116357A; DE69530393D1; ATE237817T1; EP0770222A1; EP0770222B1; KR100354458B1; JPH10504405A; US5521035A; TW315426B

Description

Diese Erfindung betrifft Verfahren für die Verwendung laserinduzierter Übertragung von Farbschichten zur Herstellung von Farbfilterelementen für die Verwendung in Farbanzeigen. Im Besonderen betrifft diese Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Farbfilterelements zur Verwendung in Flüssigkristallanzeigen.
Ein Verfahren zur Herstellung farbiger Bilder auf nicht-lichtempfindlicher Basis besteht in der laserinduzierten Farbstoffübertragung oder laserinduzierten Maskenproduktion. Von einem Donorelement wird (etwa durch ablative Strahlungseinwirkung) Donorfarbstoffmaterial auf eine Rezeptoroberfläche übertragen. Der Donor kann strahlungs- oder thermosensitive Materialien zur wirksameren Übertragung enthalten; oder das Donormaterial kann auch ohne zusätzliche Materialien abladiert werden. Beispiele für diese Art von Bilderzeugungsverfahren beinhalten die US-Patent Nr.: 5,156,938, 5,171,650, 5,256,506 und 5,089,372. Die ersten drei Patente beziehen sich allgemein auf die Herstellung von Mustern mit Informationsgehalt.
US-A-5,171,650 offenbart Verfahren und Materialien für die thermische Bilderzeugung mit einem „Ablationsübertragungs"-Verfahren. Das Donorelement für dieses Bilderzeugungsverfahren umfasst eine Haltevorrichtung, eine zwischenliegende dynamische Ablösungsschicht und eine ablative Trägerdeckschicht. Die Deckschicht enthält den Farbstoff. Die dynamische Ablösungsschicht kann außerdem Infrarot absorbierende Farbstoffe oder Pigmente enthalten (Umwandlung von Licht in Wärme). Bei den Pigmenten ist auch Schwarzkupfer als Additiv einbezogen. Nitrocellulose wird als mögliches Bindemittel offenbart.
US-A-6,027,849 offenbart ablative Bilderzeugungselemente, umfassend ein Substrat, das stellenweise mit einer Energie absorbierenden Schicht überzogen ist; diese Schicht umfasst einen Glycidylazid-Polymer, kombiniert mit einem Strahlungsabsorber. Dargelegte Belichtungsquellen sind Infrarot-, sichtbare und Ultraviolett-Laser. Festkörperlaser wurden als Belichtungsquellen offenbart, wenngleich Laserdioden nicht ausdrücklich erwähnt wurden. Diese Anwendung behandelt in erster Linie die Herstellung von Reliefdruckplatten und lithographischen Platten durch Ablation der energieempfindlichen Schicht. Nicht speziell erwähnt wurde die Eignung für die thermische Stoffübertragung.
US-A-5,308,737 offenbart die Nutzung von Schwarzmetallschichten auf polymeren Substraten mit Gas absondernden Polymerschichten, die bei Bestrahlung relativ große Gasvolumina erzeugen. Das Schwarzaluminium absorbiert die Strahlung effizient und wandelt diese für die Gas erzeugenden Materialien in Wärme um. Wie in den Beispielen festgestellt, wird in einigen Fällen das Schwarzmetall vom Substrat entfernt, und es bleibt ein positives Bild auf dem Substrat zurück.
US-A-5,278,023 offenbart mit Laser zu bearbeitende thermische Übertragungsmaterialien zur Herstellung von Farb-Proofs, Druckplatten, Folien, gedruckten Leiterplatten und anderen Medien. Die Materialien enthalten ein mit einer Treibmittelschicht beschichtetes Substrat, wobei die Treibmittelschicht ein Material enthält, das Stickstoffgas (N₂) bei Temperaturen von vorzugsweise weniger als etwa 300 Grad Celsius produzieren kann, sowie einen Strahlungsabsorber und ein Material zur thermischen Stoffübertragung. Das Material zur thermischen Stoffübertragung kann in die Treibmittelschicht integriert oder als zusätzliche Schicht über der Treibmittelschicht aufgebracht sein. Der Strahlungsabsorber kann sich in einer der oben genannten Schichten oder in einer separaten Schicht befinden, um die lokale Erwärmung durch eine elektromagnetische Energiequelle wie einen Laser zu erreichen. Bei der laserinduzierten Erwärmung wird das Übertragungsmaterial durch die rasche Ausdehnung von Gas zum Rezeptor getrieben. Das Material zur thermischen Stoffübertragung kann zum Beispiel enthalten: Pigmente, Tonerpartikel, Harze, Metallpartikel, Monomere, Polymere, Farbstoffe oder Kombinationen daraus. Des Weiteren wird ein Verfahren zur Erzeugung eines Bildes sowie eines daraus hergestellten Produkts offenbart.
Keines dieser Patente behandelt die Verwendung von laserinduzierter Übertragung von Farbschichten zur Herstellung von Farbfilterelementen.
Eine Reihe von Patenten (US-A-4,965,242; 4,962,081; 4,975,410; 4,923,860; 5,073,534 und 5,166,126), in denen die Verwendung von thermischer Farbstoffdiffusionsübertragung zur Herstellung von Filterelementen und Farbfilterkonstruktionen offenbart wird, wurden Kodak zuerkannt. Die Patente US-A-4,965,242 und US-A-5,073,534 behandeln die Verwendung von Rezeptorschichten aus Polycarbonat und Polyester mit hohem T_g, welche den thermisch übertragenen Farbstoff aufnehmen. Bei beiden Rezeptorschichten ist eine Behandlung mit dampfförmigem Lösungsmittel erforderlich, um den Farbstoff in die Rezeptorschicht zu treiben.
Die vorliegende Erfindung betrifft die in den Ansprüchen offenbarten Inhalte.
Diese Erfindung beinhaltet die Herstellung eines Farbfilterelements mit laserinduzierter thermischer Bilderzeugung. Im Besonderen beinhaltet diese Erfindung die Herstellung von Farbfilterelementen zur Verwendung in Flüssigkristallanzeigegeräten.
In einer Ausführungsform dient ein transparentes Substrat als Rezeptor; ein Farbfilterelement wird durch laserinduzierte thermische Übertragung einer Farbübertragungsschicht, die einen Farbstoff in einem Bindemittel umfasst, auf die Oberfläche des Substrats erzeugt; danach erfolgt die Verbindung (z. B. Überschichten, Verkleben, Rahmen etc.) mit einem Flüssigkristallanzeigegerät. Das transparente Substrat kann flexibel sein (d. h. eine polymere Folie) oder starr (d. h. Glas) und kann mit einem Klebstoff behandelt sein, um die Übertragung des bildgebenden Farbstoffs zu verbessern. Die optischen Transmissionseigenschaften der Elemente in der Anzeige werden durch die elektronische Adressierung der Flüssigkristallzellen gesteuert. Farbmuster erhält man durch Ausrichten der Farbfilteranordnung mit der Flüssigkristallanordnung und der Lichtquelle.
In einer alternativen Ausführungsform befindet sich auf einer Seite des transparenten Substrats eine Schwarzmatrix, und ein Farbfilterelement wird innerhalb dieser Matrix durch laserinduzierte thermische Übertragung von Farbstoffmaterial in Fensterbereiche der Matrix erzeugt. Zunächst kann aus einem schwarz beschichteten Substrat durch Belichtung eine Schwarzmatrix mit Fenstern erzeugt werden. Farbstoffe können dann nacheinander in Registrierung mit den Fensterbereichen der Matrix von einem Farbdonorelement durch Hochenergielaserbestrahlung musterartig übertragen werden. Das Flüssigkristallfiltergerät wird danach mit dem hergestellten Farbfilter verbunden. Der Farbfilter umfasst spezielle Anzeigebilder, etwa grafische Symbole wie Quadrate, Rechtecke, Dreiecke, Pfeile, Sterne, Diamanten etc. Durch elektrische Adressierung der Flüssigkristallanzeige in gewünschten Bereichen wird die optische Transmission so gesteuert, dass Licht in ausgewählten Bereichen durch den Farbfilter und danach durch den Flüssigkristall übertragen wird (oder, je nach Anordnung der Schichten, zuerst durch den Flüssigkristall und dann durch den Farbfilter).
In einer weiteren Ausführungsform wird eine Schwarzmatrix mit Fensterbereichen auf der Oberfläche des transparenten Substrats durch laserinduzierte thermische Übertragung von schwarzem Farbstoff erzeugt, und ein Farbfilterelement wird innerhalb dieser Matrix durch laserinduzierte thermische Übertragung von Farbstoffmaterial in die Fensterbereiche der Matrix erzeugt. Farbstoffe können nacheinander in Registrierung mit den Fensterbereichen der Matrix von einem Farbdonorelement durch Hochenergielaserbestrahlung musterartig übertragen werden.
In einer weiteren Ausführungsform wird eine Pigmentschicht ohne Rezeptorschicht direkt auf ein Glassubstrat übertragen; eine weitere Behandlung ist nicht erforderlich. Diese Erfindung hat den besonderen Vorteil, dass Pigmente als färbende Substanzen verwendet werden können, die weniger leicht wandern und erheblich lichtstabiler sind als Farbstoffe.
Mit dem Verfahren dieser Erfindung lassen sich Farbfilter mit Farbflecken einer Breite von etwa 5 oder 10 Mikrometern oder darüber herstellen. Diese Erfindung hat den besonderen Vorteil, dass Pigmente als färbende Substanzen eingesetzt werden können, die weniger leicht wandern, thermisch stabiler und auch erheblich lichtstabiler sind als Farbstoffe. Diese Erfindung ermöglicht eine direkte, trockene Übertragung auf flexible (z. B. polymere) oder feste Substrate (d. h. Glas) in weitaus weniger Schritten als bei herkömmlichen Verfahren. Darüber hinaus ist die Registrierung der Fenster mit den Farbfilterelementen mit einem mechanisch einfachen System mit hoher Präzision möglich.
Die vorliegende Erfindung behandelt die Herstellung eines Farbfilterelements durch laserinduzierte thermische Bilderzeugung. Im Besonderen beinhaltet diese Erfindung die Herstellung von Farbfilterelementen zur Verwendung in Flüssigkristallanzeigegeräten.
In einer Ausführungsform dient ein transparentes Substrat als Rezeptor; ein Farbfilterelement wird durch laserinduzierte thermische Übertragung einer Farbübertragungsschicht, die einen Farbstoff in einem Bindemittel umfasst, auf die Oberfläche des Substrats erzeugt, und danach erfolgt die Verbindung (z. B. Überschichten, Verkleben, Rahmen etc.) mit einem Flüssigkristallanzeigegerät.
Das transparente Substrat kann flexibel sein (d. h. eine Polymerfolie) oder starr (d. h. Glas) und kann mit einem Klebstoff behandelt sein, um die Übertragung des Farbstoffs zu verbessern. Bei der elektrischen Adressierung eines Flüssigkristallelements, das die Farbsymbole des Filters überlagert, gelangt den Mustern entsprechendes farbiges Licht durch die ausgewählten Bereiche der Anzeige und gibt so ein optisches Signal.
In einer alternativen Ausführungsform befindet sich auf einer Seite des transparenten Substrats eine Schwarzmatrix, und ein Farbfilterelement wird innerhalb dieser Matrix durch laserinduzierte thermische Übertragung von Farbstoffmaterial in Fensterbereiche der Matrix erzeugt. Zunächst kann aus einem schwarz beschichteten Substrat durch Belichten eine Schwarzmatrix mit Fenstern erzeugt werden. Farbstoffe können dann nacheinander in Registrierung mit den Fensterbereichen der Matrix von einem Farbdonorelement durch Hochenergielaserbestrahlung musterartig übertragen werden. Das Flüssigkristallfiltergerät wird danach mit dem hergestellten Farbfilter verbunden. Der Farbfilter umfasst nach Wunsch spezifische Anzeigebilder, etwa grafische Symbole wie Quadrate, Rechtecke, Dreiecke, Pfeile, Sterne, Diamanten etc. Bei der elektrischen Adressierung eines Flüssigkristallelements, das die Farbsymbole des Filters überlagert, gelangt den Mustern entsprechendes farbiges Licht durch die ausgewählten Bereiche der Anzeige und gibt so ein optisches Signal.
In einer weiteren Ausführungsform wird eine Schwarzmatrix mit Fensterbereichen auf der Oberfläche des transparenten Substrats durch laserinduzierte thermische Übertragung von schwarzem Farbstoff erzeugt, und ein Farbfilterelement wird innerhalb dieser Matrix durch laserinduzierte thermische Übertragung von Farbstoffmaterial in die Fensterbereiche der Matrix erzeugt. Farbstoffe können nacheinander in Registrierung mit den Fensterbereichen der Matrix von einem Farbdonorelement durch Hochenergielaserbestrahlung musterartig übertragen werden.
In einer weiteren Ausführungsform wird eine Pigmentschicht ohne Rezeptorschicht direkt auf ein Glassubstrat übertragen; eine weitere Behandlung ist nicht erforderlich. Diese Erfindung hat den besonderen Vorteil, dass Pigmente als färbende Substanzen verwendet werden können, die weniger leicht wandern und erheblich lichtstabiler sind als Farbstoffe.
Damit ein Farbfilterelement als Komponente für bestimmte Arten von Flüssigkristallanzeigen verwendbar ist, wird die Farbfilteranordnung vorzugsweise mit einer Planarisierungsschicht versehen. Daran schließt sich normalerweise eine Schicht aus einem transparenten Leitermaterial an, gewöhnlich Indium-Zinn-Oxid (ITO). Die Leiterschicht kann, braucht aber nicht, mit einem Muster versehen sein. Schließlich wird eine Justierschicht auf die Leiterschicht aufgebracht, normalerweise ein Polyamid. Die Justierschicht weist normalerweise ein Muster auf (z. B. durch Bürsten), um die Ausrichtung des Flüssigkristallmaterials in der betriebsbereiten Anzeige zu kontrollieren.
Wird bei der praktischen Umsetzung der vorliegenden Erfindung eine Matrix verwendet, kann diese durch ein beliebiges geeignetes Verfahren erzeugt werden. Eine Schwarzmatrix kann beispielsweise durch lithographisches Ätzen von schwarzem Substrat erzeugt werden, wobei eine durchgängig schwarze Oberfläche so geätzt wird, dass ein Muster von Fenstern zurückbleibt, in denen sich Farbstoff ablagern kann. Man kann die Matrixfenster auch erzeugen, indem man einen Fotoresist aufträgt, das Matrixmuster in den Fotoresist ätzt und schwarzes Material in die geätzten Bereiche aufzubringt. Eine bevorzugte Methode, offenbart im Patent US-A-6,057,067 mit dem gleichen Einreichungsdatum wie diese Anmeldung, besteht darin, eine schwarze Metalloberfläche durch laserinduzierte thermische Bildgebungsverfahren zu transparentieren und so die Matrix zu erzeugen. Gleichermaßen nützlich wäre es, die Matrix durch thermisch induzierte Laserübertragung einer schwarzen Deckschicht oder Zusammensetzung auf die Trägeroberfläche für den Farbfilter zu erzeugen, um eine Matrix mit Fenstern zu erhalten.
Als Substrat kommt jede Substanz in Frage, auf der ein Farbfilter oder dergleichen aufgebracht werden soll. Vorzugsweise ist das Substrat transparent (zumindest lichtdurchlässig), wie etwa Glas, Polymerfolie und ähnliche Materialien. Bei der Verwendung von Glas als Substrat kann es hilfreich sein, das Glas mit Silan-Haftvermittlern zu behandeln (z. B. 3-Aminopropyltriethoxysilan), um die Adhäsion der Farbschicht zu erhöhen. Mögliche Substrate sind Glas, Polyesterbasen (z. B. Polyethylenterephthalat, Polyethylennaphthalat), Polycarbonatharze, Polyolefinharze, Polyvinylharze (z. B. Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polyvinylacetale etc.), Celluloseesterbasen (z. B. Cellulosetriacetat, Celluloseacetat) und andere übliche polymere Folien, die als Trägermaterialien bei diversen Bildverfahren Anwendung finden. Bevorzugt ist eine transparente polymere Folienbasis von 2 bis 100 mil (z. B. 0,05 bis 2,54 mm). Wird als Substrat eine Polymerfolie verwendet, sollte diese vorzugsweise nicht-doppelbrechend sein, damit sie sich beim Betrieb der Anzeige, in die sie integriert werden soll, nicht störend auswirkt. Wenn Polymerfolien als Substrat gewählt werden, kann es wünschenswert sein, das Substrat mit einer Haftschicht zu versehen, um die Übertragung der Farbschicht zu optimieren. Bevorzugte Beispiele für nicht-doppelbrechende Substrate sind lösemittelgegossene Polyester. Typische Beispiele hierfür sind aus Polymeren abgeleitete Stoffe, die ganz oder im Wesentlichen aus wiederholenden, interpolymerisierten Einheiten bestehen, die aus 9,9-bis-(4-Hydroxyphenyl)-Fluoren und Isophthalsäure, Terephthalsäure oder Gemischen daraus abgeleitet sind, wobei der Polymer einen ausreichend geringen Oligomeranteil aufweist (d. h. chemische Spezies mit Molekulargewichten von etwa 8000 oder weniger), um die Bildung einer einheitlichen Folie zu gewährleisten. Dieses Polymer wurde als eine Komponente eines thermischen Übertragungsrezeptorelements im Patent US-A-5,318,938 offenbart. Eine andere Klasse nicht-doppelbrechender Substrate stellen amorphe Polyolefine dar (z. B. ZeonexTM von Nippon Zeon Co., Ltd.). Das am meisten bevorzugte Substrat ist Glas. Dieses Glas sollte vorzugsweise 0,5 bis 2,0 mm dick sein. Besonders bevorzugt sind die Dicken 0,7 und 1,1 mm.
Die auf dem Substrat aufzubringenden Farben können beliebige Farbmaterialien umfassen, die sich auf dem Substrat anhaftend aufbringen lassen. Der Farbstoff befindet sich in einem geeigneten Bindemittelsystem und ist vorzugsweise lösemittelbeschichtet.
Wenn Pigmente als Farbmaterial eingesetzt werden, sind diese vorzugsweise transparent. Beispiele für transparente Pigmente, die in dieser Erfindung verwendet werden können, sind Sun RS Magenta 234-0077^TM, Hoechst GS Yellow GG 11–1200^TM, Sun GS Cyan 249–0592^TM, Sun RS Cyan 248–0615^TM, Ciba-Geigy BS Magenta RT-333D^TM, Ciba-Geigy Microlith Yellow 3G-WA^TM, Ciba-Geigy Microlith Yellow 2R-WATM, Ciba-Geigy Microlith Blue YG-WA^TM, Ciba-Geigy Microlith Black C-WA^TM, Ciba-Geigy Microlith Violet RL-WA^TM, Ciba-Geigy Microlith Red RBS-WA^TM, alle Typen der Reihe Heucotech Aquis II^TM, alle Typen der Reihe Heucosperse Aquis III^TM und gleichwertige.
Eine bevorzugte Methode zum Ablagern der Farben auf der Matrix besteht in der laserinduzierten Stoffübertragung, und zwar durch einen „Schmelzstab-" oder einen ablativen Übertragungsprozess, bei dem die Farben von einer Donorfolie auf das Substrat übertragen werden. „Ablative Übertragung" meint ein Verfahren, bei dem ein Medium in thermischen Bilderzeugungsprozessen durch die Wirkung der thermischen Quelle abladiert wird; das Material wird dabei schnell von der Oberfläche entfernt, ohne es zu sublimieren. Solche Donorfolien sind der Fachwelt für die direkte Bilderzeugung bekannt; es wird aber davon ausgegangen, dass bisher noch nicht gezeigt wurde, wie sie sich für die Herstellung von Farbfiltern verwenden lassen.
Ein Beispiel für ein geeignetes Farbdonorelement wäre eine Deckschicht aus Farbstoff oder Pigment (mit Bindemittel) auf einem Substrat. Ein Laser oder eine andere fokussierte Strahlungsquelle wird eingesetzt, um das Farbmaterial musterartig aufzuheizen und so die Farbe auf die Rezeptorfolie mit der Matrix zu übertragen. Häufig ist es bei derartigem Vorgehen wünschenswert, die Absorptionsintensität der bildgebenden Strahlung zu verbessern, da der Farbstoff oder das Pigment (und das Substrat) die bildgebende Strahlung nicht unbedingt optimal absorbieren. Der Farbstoff-/Pigmentschicht kann ein die bilderzeugende Strahlung absorbierendes Material zugefügt werden (wenn z. B. eine im Infrarotbereich emittierende Strahlungsquelle verwendet wird, ein Infrarot absorbierender Farbstoff mit geringer oder verschwindender Absorption im sichtbaren Bereich). Eine strahlungsabsorbierende Schicht lässt sich auch getrennt anlegen, in diesem Fall normalerweise angrenzend an die Farbdonorschicht. Die Farben der Donorschicht können vom Anwender wie erforderlich aus den vielen verfügbaren Farben gewählt werden, die für Filterelemente üblich oder speziell verwendet werden, wie etwa Cyan, Gelb, Magenta, Rot, Blau, Grün, Weiß und andere Farben und Töne aus dem betreffenden Spektrum. Die Farbstoffe sind bei der Übertragung zu der Matrix-Rezeptorschicht vorzugsweise für spezifische vorbestimmte Wellenlängen durchlässig. Für viele Anwendungen werden hochdurchlässige Farbstoffe bevorzugt, z. B. Farbstoffe mit einer optischen Dichte von weniger als 0,5 Einheiten der optischen Dichte innerhalb einer schmalen Wellenlängenverteilung von 10 Nanometern oder weniger, wenn diese Farbstoffe auf der Matrix vorliegen. Am meisten bevorzugt sind Farbstoffe mit noch geringerer Absorption innerhalb dieser schmalen Wellenlängenbänder.
Ein typisches Farbdonorelement umfasst eine Substratschicht, eine Licht-Wärme-Umwandlungsschicht (engl. Light-to-Heat-Conversion Layer, LTHC), eine Farbstoffschicht und optional eine Haftschicht. Die Substratschicht ist typischerweise eine Polyesterfolie. Es lassen sich jedoch beliebige Folien verwenden, die bei der Belichtungswellenlänge ausreichend transparent und auch mechanisch stabil sind. Die LTHC-Schicht kann ein Schwarzkörperabsorber, ein organisches Pigment oder ein Farbstoff sein, so dass die optische Dichte der LTHC-Schicht zwischen 0,2 und 3,0 liegt. Eine bevorzugte LTHC-Schicht ist eine Metall-/Metalloxidschicht (z. B. Schwarzaluminium). Die Farbstoffschicht besteht aus mindestens einem organischen oder anorganischen Farbstoff oder Pigment und einem organischen Polymer oder Bindemittel. Die farbgebende Schicht kann außerdem verschiedene Additive enthalten, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Farbstoffe, Weichmacher, UV-Stabilisatoren, Filmbildner und Klebstoffe. Bei einem Farbstoff als Additiv ist es normalerweise wünschenswert, dass dieser Licht der Frequenz der Strahlungsquelle absorbiert. Auch die optionale Haftmittelschicht kann einen Farbstoff enthalten, der Licht der Frequenz des bilderzeugenden Lasers oder der Lichtquelle absorbiert.
Für die Schwarzmetallschicht lässt sich praktisch jedes Metall einsetzen, das ein Oxid oder Sulfid bilden kann. Im Besonderen können Aluminium, Zinn, Chrom, Nickel, Titan, Kobalt, Zink, Eisen, Blei, Mangan, Kupfer und Gemische daraus verwendet werden. Nicht alle diese Metalle haben, wenn sie gemäß diesem Verfahren zu Metalloxiden umgewandelt werden, sämtliche der spezifisch wünschenswerten Eigenschaften (z. B. optische Dichte, Lichtdurchlässigkeit etc.). Doch alle diese Metalloxid enthaltenen Schichten, die der vorliegenden Erfindung gemäß hergestellt werden, sind nützlich und bieten viele der Vorteile des vorliegenden Verfahrens, einschließlich der Bindefähigkeit zu polymeren Materialien. Die Metalldämpfe in der Kammer lassen sich durch eine beliebige für das jeweilige Metall geeignete Methode erzeugen, z. B. Elektonenstrahlverdampfen, Widerstandsheizen etc. Viele der verfügbaren Methoden zur Erzeugung von Metalldämpfen und zur Dampfbeschichtung werden allgemein behandelt in Vacuum Deposition Of Thin Films, L. Holland, 1970, Chapman und Hall, London, England.
Metalloxid oder Metallsulfid enthaltene Schichten, exemplarisch für die Schwarzmetallschichten nach der vorliegenden Erfindung, reichen in der Dicke von molekularen Ausmaßen bis hin zu Mikrometern. Die Zusammensetzung der Schicht lässt sich wie hier beschrieben über die gesamte Dicke leicht steuern. Die Metall-/Metalloxid- oder -sulfidschicht kann für die eigentliche Bilderzeugung zwischen 50 und 5000 Å dick sein, kann aber bei 15 Å, 25 Å oder kleiner Bindungseigenschaften aufweisen oder aber bei 5 × 10⁴ Å oder mehr Struktureigenschaften.
Die Umwandlung zu abgestuftem Metalloxid oder Metallsulfid geschieht durch Zusatz von Sauerstoff, Schwefel, Wasserdampf oder Schwefelwasserstoff an Stellen entlang des Metalldampfstroms. Durch Zusatz dieser Gase oder Dämpfe an bestimmten Stellen entlang des Dampfstrahls in der Aufdampfkammer lässt sich eine Beschichtung mit kontinuierlicher oder abgestufter Zusammensetzung (über die Dicke der Schicht) erreichen. Indem man über die Länge der Aufdampfkammer, durch die das zu beschichtende Substrat geführt wird, eine gezielte Abstufung der Konzentration dieser reaktiven Gase oder Dämpfe aufrechterhält, wird eine schrittweise abgestufte Zusammensetzung der Aufdampfschicht erreicht (über die gesamte Dicke), da die verschiedenen Zusammensetzungen (d. h. verschiedene Verhältnisse von Oxiden oder Sulfiden zu Metallen) in verschiedenen Bereichen der Aufdampfkammer abgelagert werden. Tatsächlich lassen sich Schichten herstellen, die an der einen Oberfläche zu 100 % aus Metall (die Ober- oder Unterseite der Aufdampfschicht) und an der anderen Oberfläche zu 100 % aus Metalloxid oder -sulfid bestehen. Solche Strukturen sind besonders wünschenswert, da man bei ihnen eine sehr kohärente Deckschicht mit hervorragender Adhäsion am Substrat erhält.
Ein zu beschichtendes Substrat wird durch die Aufdampfkammer von einem Eintritts- zu einem Austrittsbereich geführt. Metalldampf wird über einen wesentlichen Teil der Kammerlänge aufgebracht; der Anteil des Metalloxids oder -sulfids, der sich zusammen mit dem Metall an den verschiedenen Punkten der Kammerlänge ablagert (oder zu 100 % als Oxid oder Sulfid), hängt von der Menge des reaktiven Gases oder Dampfs ab, das sich in dem Bereich des Metalldampfstroms befindet, der am jeweiligen Punkt der Kammerlänge aufgebracht wird. Wenn man zur Veranschaulichung annimmt, dass zu jeder Zeit und an jedem Punkt über die Länge der Kammer jeweils die gleiche Anzahl Metallatome aufgetragen werden (wie Metall, Oxide oder Sulfide), wird eine Abstufung in der aufgedampften Schicht durch Variieren der Menge des Sauerstoff oder Schwefel enthaltenen reaktiven Gases oder Dampfes erreicht, der an den verschiedenen Punkten oder Bereichen entlang der Kammer mit dem Metalldampf in Berührung kommt. Durch eine schrittweise zunehmende Menge an reaktivem Gas über die Kammerlänge erhält man eine entsprechend zunehmende Abstufung der Anteile abgelagerten Oxids oder Sulfids. Die Ablagerung von Metalldampf findet selten so einheitlich wie angenommen statt; in der Praxis stellt es jedoch gemäß den Verfahren der vorliegenden Erfindung kein Problem mehr dar, den Anteil an Sauerstoff, Wasser, Schwefel oder Schwefelwasserstoff, die in den verschiedenen Bereichen des Metalldampfs über die Länge der Oberfläche des zu beschichtenden Substrats eingebracht werden, beim Hindurchführen des Substrats lokal zu variieren, so dass die Oberfläche mit einer Schicht mit verschiedenen Verhältnissen von Metall zu Metalloxid oder – sulfid über deren Dicke versehen wird. Es ist wünschenswert, dass das reaktive Gas bzw. der Dampf in den Strom selbst eintritt und nicht nur in den Strom diffundiert. Letzteres führt tendenziell zu einer schlechter kontrollierbaren Verteilung der Oxide im Strom. Indem man den Eintritt des reaktiven Gases oder Dampfs durch Injizieren oder Fokussieren in den Strom selbst lenkt, lässt sich in diesem Bereich des Stroms eine bessere Mischung erreichen.
Übergangscharakteristiken sind für einige Eigenschaften von Schwarzmetallprodukten sehr wichtig. Die Beschichtung enthält disperse Phasen von Materialien, zum einen das Metall und zum anderen das Metalloxid oder - sulfid. Die letzteren Materialien sind häufig transparent oder durchscheinend, erstere dagegen sind opak. Durch Steuern der Menge des Partikelmetalls, welches dispergiert in der transparenten Oxid- oder Sulfidphase verbleibt, lassen sich die optischen Eigenschaften der Beschichtung in weitem Umfang variieren. Es lassen sich durchscheinende Beschichtungen in gelblichen, gelbbraunen und grauen Tönen herstellen und praktisch opaker Schwarzfilm kann aus einem einzelnen Metall hergestellt werden, indem der Prozentsatz der Umwandlung von Metall zu Oxid während der Ablagerung der Deckschicht variiert wird.
Die thermische Stoffübertragung von Farbstoff auf einen Träger bei der Herstellung von Farbfilterelementen stellt eine erhebliche Verbesserung gegenüber Farbstoffübertragung dar (z. B. Sublimation). Die Farben sind haltbarer gegenüber Abrasion und Ausbleichen (wenn Pigmente verwendet werden). Das Stoffinaterial wird mit seinem eigenen Bindemittel übertragen und lässt sich auf einen größeren Bereich von Substratmaterialien anwenden. Die übertragenen Farbstoffe benötigen keine Nachbehandlung, wie es bei der Farbstoffübertragung nach dem Stand der Technik der Fall sein kann (z. B. Patente US-A-4,965,242 und 5,073,534).
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Farbstoffschicht eine Schicht mit einem Pigment, einem oberflächenaktiven Stoff, Bindemittel und eventuell anderen Additiven. Verwendbar sind beliebige Pigmente, bevorzugt sind jedoch solche, für die im „NPIRI Raw Materials Data Handbook", Band 4 (Pigmente) gute Farbbeständigkeit und Transparenz verzeichnet sind. Es lassen sich entweder nicht-wässrige oder wässrige Dispersionen von Pigment in Bindemittel einsetzen. Im nicht-wässrigen Fall können lösemittelbasierte Pigmentdispersionen mit geeigneten lösemittelbasierten Bindemitteln eingesetzt werden (d. h. Elvacite^TM-Acrylharze von DuPont). Häufig wird allerdings eine wässrige Dispersion von Pigment in Bindemittel bevorzugt. In diesem Fall sind die am meisten bevorzugten Pigmente bindemittelfreie wässrige Dispersionen (d. h. Aquis II^TM von Heucotech), und die am meisten bevorzugten Bindemittel sind solche, die speziell zur Aufnahme von Pigmenten entwickelt wurden (d. h. Neocryl BT^TM von Zeneca Resins). Die Verwendung geeigneter Bindemittel fördert die Ausbildung von scharfen, wohldefinierten Linien bei der Übertragung. Wenn die Farbstoffübertragung durch eine Lichtquelle mit hoher Leistung eingeleitet wird (d. h. Xenon-Blitzlampe), muss als Bindemittel normalerweise ein energetisches oder Gas produzierendes Polymer eingesetzt werden, wie etwa in den Patenten US-A-5,308,737 und 5,278,023 offenbart.
Das Verhältnis von Pigment zu Bindemittel ist typischerweise 1 : 1, kann aber von 0,25 : 1 bis 4 : 1 reichen. Zum Beschichten der Farbstoffschicht kann ein Mayer-Rakel verwendet werden. Typischerweise wird ein Rakel Nr. 4 zum Beschichten der Dispersion verwendet, die ungefähr 10 Gew.-% Feststoffe enthält, um eine trockene Beschichtungsdicke von etwa 1 Mikrometer zu erhalten. Andere Kombinationen von Feststoffanteilen in der Dispersion und Mayer-Rakel-Nummern lassen sich verwenden, um davon abweichende Beschichtungsdicken herzustellen. Im Allgemeinen strebt man eine trockene Beschichtungsdicke von 0,1 bis 10 Mikrometer an.
Der Begriff Übertragungshilfsschicht bezieht sich auf eine Klebeschicht, die sich als äußerste Schicht auf dem Donor oder Rezeptor befindet. Der Klebstoff dient dazu, die vollständige Übertragung des Farbstoffs bei der Trennung des Donors vom Rezeptor nach der Bilderzeugung zu fördern. Bevorzugt sind farblose, transparente Materialien, die bei Raumtemperatur nur leicht oder gar nicht klebrig sind, wie etwa Daratak^TM-Haftemulsion von Hampshire Chemical Corporation.
Eine allgemeine Beschreibung von Farbfiltern für Flüssigkristallanzeigen ist zu finden in C. C. O Mara, „Liquid Crystal Flat Panel Display: Manufacturing Science und Technology", Van Norstrund Reinhold, 1993 S. 70. Mehrere Herstellungsverfahren werden darin offenbart. Das am weitesten verbreitete Verfahren zur Herstellung von Farbfiltern ist das der Photolithographie. Ein photolithographisches Verfahren wird erläutert in einem Artikel mit dem Titel „Color Filters from Dyed Polyimides" von W. J. Latham und D. W. Hawley, Solid State Technology, Mai 1988. Dieser Artikel beschreibt das komplexe mehrschrittige Verfahren beim photolithographischen Prozess. In dieser Erfindung wird dagegen ein weitaus einfacheres Verfahren zur Herstellung von Farbfilteranordnungen zur Verfügung gestellt.
Die Farbelemente können als einfache geometrische Objekte wie Rechtecke, Quadrate oder Dreiecke geformt sein. Alternativ dazu lassen sich für bestimmte Farbfilterstrukturen die Farbelemente als Streifen ausführen. Bei einer anderen üblichen Ausführung für Farbfilterstrukturen werden die Farbelemente in einer gegebenen Reihe in der nächsten Reihe um ein Element versetzt und in der dritten Reihe durch zwei Elemente, so dass eine diagonale Ausrichtung der Farbelemente entsteht.
Die Abmessungen der Elemente können von 5–1000 Mikrometer reichen. Eher typisch sind Abmessungen in der Größenordnung von 50–300 Mikrometer. Diese Abmessungen lassen sich problemlos mit Methoden der Photolithographie und der Laserbelichtung erreichen.
Die für Farbfilter benutzten Farben sind normalerweise die additiven Primärfarben, d. h. Rot, Grün und Blau. Diese Primärfarben weisen jeweils vorzugsweise eine hohe Farbreinheit und Transmission auf sowie in Kombination miteinander einen angemessenen Weißabgleich. Die Farbfilter zeigen bei Rot, Grün und Blau vorzugsweise spektrale Charakteristiken, die im Farbton nahe bei den Standardfarben des National Television Standards Committee (NTSC) gemäß der Farbtafel der Commission International de 1'Eclairage (CIE) liegen. Wenngleich Rot, Grün und Blau die üblichsten Farben für Filter sind, lassen sich für spezielle Anwendungen andere Farbkombinationen verwenden. In einigen Fällen ist die Wiederholungssequenz in einer Reihe Rot : Grün : Blau. Bei andere Anwendungen lautet die Wiederholungssequenz in einer Reihe Rot : Grün : Grün : Blau.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann in relativ einfachen Schritten durchgeführt werden, was einen der wesentlichen Vorteile der vorliegenden Erfindung darstellt. Zur Einleitung der Übertragung des Farbstoffs zum Substrat kann ein Laser eingesetzt werden.
Bei der Laserbestrahlung kann es wünschenswert sein, die Bildung von Interferenzmustern durch Mehrfachreflexionen vom belichteten Material zu minimieren. Dies lässt sich durch verschiedene Verfahren erreichen. Das üblichste Verfahren besteht darin, die Oberfläche des Donormaterials in der Größenordnung der einfallenden Strahlungswellenlänge effektiv aufzurauhen, wie beschrieben im Patent US-A-5,089,372. Dadurch wird die räumliche Kohärenz der einfallenden Strahlung aufgehoben und somit die Selbstinterferenz minimiert. Alternativ dazu kann auf der zweiten Grenzfläche, auf die die einfallende Strahlung trifft, eine Antireflexbeschichtung eingesetzt werden. Die Verwendung von Antireflexbeschichtungen ist in der Fachwelt wohlbekannt und kann aus Viertelwellenlängenschichten aus Magnesiumfluorid bestehen, wie beschrieben im Patent US-A-5,171,650. Wegen Beschränkungen hinsichtlich der Kosten und der Herstellung wird das Verfahren des Aufrauhens der Oberfläche bei vielen Anwendungen bevorzugt.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Schwarzmatrix durch Übertragung von schwarzem Farbstoff hergestellt, wobei transparente Fenster zurückbleiben.
Eine spezielle Methode der Umsetzung dieses Aspekts der vorliegenden Erfindung würde darin bestehen, die ursprünglichen Daten, die die Fensterbereiche einer auf einer schwarz beschichteten Rezeptorfolie gebildeten Matrix definieren, zu speichern, indem jedem Fenster seine spezifischen Positionswerte zugewiesen werden. Beim Ausbringen von Farben in die Fenster kann jedes Fenster mit zugewiesenem Positionswert mit einer vorbestimmten Farbe versehen werden. Änderungen der zugewiesenen Werte (z. B. Vergrößerung des Bildbereichs für jedes Farbfenster über bestimmte Prozentwerte der Matrixlinienbreiten oder Vergrößerung von bestimmten Abmessungen in Länge und Breite) lassen sich in die Farbbilddaten programmieren oder dazu verwenden, automatisch oder selektiv die Bildwerte zu modifizieren, um die Positionswerte für eine oder mehrere Farben zu ändern oder sogar um Farbabweichungen in verschiedenen Bereichen der Fenster zu erzeugen, falls unterschiedliche Farbintensitäten in verschiedenen Bereichen des Filters gewünscht sind.
Diese und andere Aspekte der vorliegenden Erfindung werden in den folgenden, nicht einschränkenden Beispielen für die vorliegende Erfindung dargestellt.
BEISPIELE
MATERIALIEN
Eine Probe eines Toshiba-DTI-LCD-Filters wurden unter einem Mikroskop untersucht, um die ungefähren Abmessungen der Schwarzmatrix und der Farbfilterelemente zu bestimmen. Zur Erzeugung von Bildern wurde eine Datei mit diesen Abmessungen erstellt. Farbdonorfolien wurden bezogen von GTI, Laser Proof^TM (Produkt-Nr. 3257).
Mit Schwarzaluminium (A1O_x) beschichteter Polyester (4 mil) wurde mit einer Elektronenstrahl-Verdampfungstechnik hergestellt, wie oben mit Bezug auf das Patent US-A-4,364,995 beschrieben.
Schwarzmatrix-Vorstufe/Pigment aufnehmendes Element
Der Klebstoff Daratac 90L (Hampshire Chemical Corporation) wurde mit destilliertem Wasser zu einer Lösung mit 10 Gew.-% Feststoffanteil verdünnt und mit einem Wickelrakel Nr. 4 entweder auf a) die nicht-aluminisierte Seite oder b) die aluminisierte Seite des mit Schwarzaluminium beschichteten Polyesters aufgetragen und in einem Ofen 2 Minuten lang bei 60 °C getrocknet.
Herstellung einer 5%-igen Lösung von energetischem Polymer - 5% Poly BAMO/10AD
PolyBAMO {poly[bis(azidomethyl)oxetan] } mit einem Molekulargewicht von 4500 Dalton, durch Gel-Permeationschromatographie bestimmt, wurde von Aerojet Corp. bezogen. Eine Suspension von 90 g BAMO in 300 g Methylethylketon (MEK) wurde auf etwa 60 °C erwärmt; an diesem Punkt war eine homogene Lösung erreicht. Dieser Lösung wurden 10 g Acetylendicarboxylsäure zugefügt. Das Gemisch wurde 3 Stunden lang bei 60 °C erwärmt und dann auf Raumtemperatur abgekühlt. Die Analyse durch ¹³C-NMR wies auf die Bildung von Triazol hin. Das MEK wurde verdampft, worauf eine viskose Flüssigkeit zurückblieb, die erneut gelöst wurde, und zwar in einem 50 °C warmen Gemisch aus 2,4 g Ethanolamin, 66 g Isopropanol und 160 g Wasser. Das Gemisch wurde analysiert, um den Feststoffanteil zu bestimmen; danach wurde es weiter mit 350 g Wasser verdünnt, was eine Lösung mit 5 % Feststoffen ergab.
Herstellung von Pigment-Stammlösungen
Herstellung von Blaudispersion A: Ein Gefäß wurde mit 66 g deionisiertem Wasser, 26,4 g Isopropanol und 39,6 g Microlith-Blau 4G-WA (Ciba-Geigy) gefüllt. Dieses Gemisch wurde mit einem Hochgeschwindigkeits-Schubmischer 2 Minuten lang bei niedriger Geschwindigkeit gerührt; dann wurden 8,8 g Triethanolamin hinzugefügt, und die Geschwindigkeit wurde für 20 Minuten auf Stufe ½ erhöht. Diesem Gemisch wurden 22 g deionisiertes Wasser und 8,8 g Isopropanol hinzugefügt, und das Rühren wurde für weitere 5 Minuten fortgesetzt. Der oben beschriebene Vorgang wurde wiederholt, um statt mit Microlith-Blau 4G-WA Dispersionen mit folgenden Pigmenten herzustellen: Gelbdispersion A, Microlith-Gelb 2R-WA; Gelbdispersion B, Microlith-Gelb 3G-WA; Schwarzdispersion A, Microlith-Schwarz C-WA; Violettdispersion A, Microlith-Violett RL-WA; Rotdispersion A, Microlith-Rot RBS-WA.
Herstellung von bindemittelfreien Pigment-Stammlösungen
Bindemittelfreie wässrige Dispersionen mit rotem, grünem und blauem Pigment wurden unter dem Handelsnamen Aquis II von Heucotech, Ltd. bezogen (jeweils QA-Magenta RW-3116, Phthalo-Grün GW-3450 und Phthalo-Blau GBW-3570). Die Dispersionen wurden mit destilliertem Wasser zu Lösungen mit 10 Gew. % Feststoffanteil verdünnt und für zehn Minuten auf einem Schütteltisch bewegt, um Stammlösungen zu erhalten.
Herstellung von Stammlösungen mit energetischem Polymer
Eine Stammlösung mit den folgenden Inhaltsstoffen wurde hergestellt: 0,9 g deionisiertes Wasser, 0,15 g 5% Fluorad^TM FC 170Cin 1 : 1 (Propanol : Wasser), 13 g 5% BAMO/10AD, 2,0 g Dispersion Hycar 26106 (B. F. Goodrich).
Herstellung von Vancryl-Stammlösung
Eine Stammlösung mit den folgenden Inhaltsstoffen wurde hergestellt: 14 g Wasser, 0,15 g 5% FluoradTM FC 170Cin 1 : 1 (Propanol : Wasser), 2,0 g Vancryl 600 (ein wässriger Latex-Vinylchlorid-Ethylen-Klebstoff von Air Products).
Herstellung von Neocryl-Stammlösung
Neocryl BT-24 (45 Gew.-% Feststoffe, Emulsion in Wasser, Zeneca Resins) wurde mit destilliertem Wasser auf 20 Gew.-% Feststoffe verdünnt und dann mit wässrigem Ammoniak auf pH 8,0 neutralisiert.
Herstellung einer Lösung mit oberflächenaktivem Stoff
Der oberflächenaktive Stoff 3M FC-170C wurde mit Wasser/Isopropanol 1 : 1 auf 5 Gew.-% Feststoffe verdünnt.
Herstellung von Beschichtungslösungen mit Pigment/energetischem Polymer
Die Beschichtungslösungen mit Pigment/energetischem Polymer wurden gemäß den folgenden Formulierungen hergestellt:
Blaue Beschichtungslösung: Stammlösung mit energetischem Polymer (3 g), 0,55 g Blaudispersion A, 0,55 g Gelbdispersion A, 1 g Wasser und 5 Tropfen einer 10%-igen wässrigen Ammoniumnitratlösung.
Grüne Beschichtungslösung: Stammlösung mit energetischem Polymer (3 g), 0,31 g Violettdispersion A, 0,8 g Blaudispersion A und 4 Tropfen einer 10%-igen wässrigen Ammoniumnitratlösung.
Rote Beschichtungslösung: Stammlösung mit energetischem Polymer (3 g), 0,83 g Rotdispersion A, 0,27 g Gelbdispersion A und 4 Tropfen einer 10%-igen wässrigen Ammoniumnitratlösung.
Schwarze Beschichtungslösung: Stammlösung mit energetischem Polymer (4 g), 1,1 g Schwarzdispersion A und 4 Tropfen einer 10%-igen wässrigen Ammoniumnitratlösung.
Cyan-Beschichtungslösung: Stammlösung mit energetischem Polymer (4 g), 1,1 g Blaudispersion A und 4 Tropfen einer 10%-igen wässrigen Ammoniumnitratlösung.
Magenta-Beschichtungslösung: Stammlösung mit energetischem Polymer (4 g), 0,83 g Rotdispersion A und 4 Tropfen einer 10%-igen wässrigen Ammoniumnitratlösung.
Gelbe Beschichtungslösung: Stammlösung mit energetischem Polymer (4 g), 0,55 g Gelbdispersion A, 0,55 g Gelbdispersion B und 4 Tropfen einer 10%-igen wässrigen Ammoniumnitratlösung.
Herstellung von Beschichtungslösungen mit Pigment/Vancryl
Die Beschichtungslösungen mit Pigment/Vancryl wurden gemäß den folgenden Formulierungen hergestellt:
Blaue Beschichtungslösung: Vancryl-Stammlösung (3 g), 300 mg Violettdispersion A, 800 mg Blaudispersion A und 1 g Wasser.
Grüne Beschichtungslösung: Vancryl-Stammlösung (3 g), 550 mg Blaudispersion A und 550 mg Gelbdispersion A.
Rote Beschichtungslösung: Vancryl-Stammlösung (3 g), 550 mg Gelbdispersion B und 800 mg Rotdispersion A.
Schwarze Beschichtungslösung: Vancryl-Stammlösung (3 g), 1 g Schwarzdispersion A und 1 g Wasser.
Herstellung von Beschichtungslösungen mit Pigment/Vancryl
Alle folgenden Beschichtungslösungen wurden durch Mischen der aufgeführten Bestandteile und anschließendes 10-minütiges Bewegen auf einem Schütteltisch hergestellt:
Rote Beschichtungslösung: Neocryl-Stammlösung (0,5 g), 1 g Stammlösung mit bindemittelfreiem rotem Pigment, 220 mg Lösung mit oberflächenaktivem Stoff und 2,5 g Wasser.
Grüne Beschichtungslösung: Neocryl-Stammlösung (0,75 g), 2 g Stammlösung mit bindemittelfreiem grünem Pigment, 220 mg Lösung mit oberflächenaktivem Stoff und 1,25 g Wasser.
Blaue Beschichtungslösung: Neocryl-Stammlösung (0,5 g), 1 g Stammlösung mit bindemittelfreiem blauem Pigment, 220 mg Lösung mit oberflächenaktivem Stoff und 2,5 g Wasser.
Herstellung von Farbdonorelementen (oder Folien)
Die oben beschriebenen Beschichtungslösungen wurden auf die Schwarzaluminiumschicht (optische Gesamtdichte = 1,0) des mit Schwarzaluminium beschichteten Polyesters aufgetragen. Die Beschichtungslösungen mit energetischem Polymer wurden mit einem drahtgewickelten Mayer-Rakel Nr. 5 aufgetragen, ausgenommen die blaue Beschichtungslösung, die mit einem drahtgewickelten Mayer-Rakel Nr. 4 aufgetragen wurde. Sämtliche auf Vancryl und Neocryl basierenden Beschichtungslösungen wurden mit einem drahtgewickelten Mayer-Rakel Nr. 4 aufgetragen. Die Beschichtungen wurden für 2 Minuten bei 60°C getrocknet.
Die besten Ergebnisse wurden erzielt, wenn eine Antireflexschicht auf die nichtaluminisierte Seite der Polyesterschicht aufgetragen war. Diese Schicht verminderten einen optischen Interferenzeffekt, der zu einem unregelmäßigen Maserungsmuster führte. Geeignete Antireflexschichten (beschrieben als Mattierungsbeschichtungen aus Kieselerde im Patent US-A-5,089,372, Beispiel 1) wurden auf die nicht-aluminisierte Seite des Polyestersubstrats aufgetragen.
Herstellung des Daratak/PET-Rezeptors
Daratak 90L (Hampshire Chemical Company) wurde durch allmähliches Hinzufügen von destilliertem Wasser auf 10 Gew.-% Feststoffe verdünnt. Große Partikel wurden durch Zentrifugieren entfernt (30 Sekunden bei 10.000 U/min). Die Lösung wurde auf flaches PET von 4 mil mit einem Mayer-Rakel Nr. 4 aufgetragen und dann 2 Minuten bei 60 °C getrocknet.
INSTRUMENTELLE AUSSTATTUNG
Zwei Arten von Laserscannern wurden verwendet: ein Scanner mit interner Trommel, geeignet zum Belichten flexibler Substrate, und ein Flachbettsystem, das sich sowohl für flexible als auch für starre Substrate eignet.
System mit interner Trommel
Belichtet wurde mit einem Nd : YAG-Laser, und zwar bei 1,06 Mikrometer in der TEM₀₀-Mode, fokussiert auf einen Fleck von 26 Mikrometer (1/e²), bei 3,4 W einfallender Strahlungsleistung in der Bildebene. Die Laserscanrate betrug 128 m/s. Die Bilddaten wurden von einem Massenspeichersystem übertragen und einem akustooptischen Modulator zugeführt, der den Laser diesen Daten entsprechend modulierte. Die Bildebene bestand aus einer 135°-Wickeltrommel, die senkrecht zur Laserscanrichtung synchron verschoben wurde.
Das Substrat war beim Belichten der Fensterelemente und der Farbfilterelemente fest mit der Trommel verbunden. Die erforderliche Trennung der fertigen Schwarzmatrix-/Farbfilterelemente wurde durch präzises Positionieren der gescannten Laserpunkte erreicht. Der Donor und der Rezeptor wurden senkrecht zur Laserscanrichtung bei konstanter Geschwindigkeit verschoben; dazu wurde eine Präzisionsverschiebetisch verwendet.
Flachbettsystem
Mit einem galvonometrischen Flachbettscanner wurde der fokussierte Laserstrahl eines Nd : YAG-Lasers (1064 nm) über eine Bildebene gescannt. Auf der Bildebene befand sich ein Vakuumtisch, der in einem motorisch angetriebenen Tisch montiert war, so dass das Material quer zur Scanrichtung verschoben werden konnte. Die Laserleistung auf der Folienebene betrug 3 W, die Fleckgröße war 100 Mikrometer (1/e²-Breite). Die lineare Scangeschwindigkeit bei den angeführten Beispielen war 600 cm/s. Poliertes Glas (Körnung Nr. 7059F) wurde auf dem Vakuumtisch befestigt und diente als aufnehmendes Substrat. Eine Donorfolie wurde in Vakuumkontakt auf das Glas gelegt und mit dem Laser belichtet. In den belichteten Bereichen wurden farbige Streifen gleicher Abmessungen 0100 Mikrometer) auf das Glas übertragen.
In den Beispielen 1–3 wird die Herstellung einer integralen Schwarzmatrix-/Farbfilteranordnung beschrieben.
Beispiel 1
Die Schwarzmatrix-Vorstufe/Farbrezeptorfolie (Anordnung a) wurde auf einer gebogenen Brennebenenoberfläche positioniert (interne Trommel), wobei die Schwarzaluminiumschicht zur Trommel hin lag. Diese Folie wurde belichtet, so dass eine Reihe von Fenstern und demgemäß ein Schwarzmatrix-/Farbrezeptorelement entstand. Ohne das Rezeptorelement relativ zur Trommel zu bewegen, wurde eine Donorfolie mit Farbe und energetischem Polymer, wie oben beschrieben, über die Schwarzmatrix-/Farbrezeptorfolie gelegt, so dass die Farbrezeptorfolie und die Farbdonorfolie in engem Kontakt standen. Dieser Kontakt wurde durch Anwendung von Vakuum gefördert. Diese Anordnung wurde belichtet, und danach wurde die Farbdonorfolie von der Schwarzmatrix-/Farbrezeptorfolie in der Richtung des Laserscans abgezogen, ohne die Rezeptorfolie relativ zur Trommel zu bewegen. Dieser Vorgang wurde für die anderen Farben wiederholt, um so ein Schwarzmatrix-/Farbfilterelement herzustellen. Die besten Ergebnisse wurden erzielt, wenn WD-40 (WD-40 Company), ein Eindringschmiermittel, auf die Schwarzaluminiumseite des Filters gerieben wurde, um Restmetall von den laserbelichteten Fensterelementen zu entfernen. Dieses Verfahren zur Partikelentfernung ist offenbart in EP-A-O 673 785 (gleichzeitig schwebende US-Patentanmeldung Ser.-Nr. 08/217,358).
Beispiel 2
Eine mit Schwarzaluminium beschichtete Polyesterfolie ohne Klebstoffschicht wurde auf einer gewölbten Brennebenenoberfläche (interne Trommel) mit der Schwarzaluminiumschicht von der Trommel weg weisend positioniert. Diese Folie wurde belichtet, so dass eine Reihe von Fenstern und demgemäß ein Schwarzmatrix-/Farbrezeptorelement entstand. Eine Donorfolie mit Farbe und energetischem Polymer, wie oben beschrieben, wurde über die Schwarzmatrix-/Farbrezeptorfolie gelegt, so dass die Farbrezeptorfolie und die Farbdonorfolie in engem Kontakt standen. Dieser Kontakt wurde durch Anwendung von Vakuum gefördert. Die Anordnung wurde belichtet, und danach wurde die Farbdonorfolie von der Schwarzmatrix-/Farbrezeptorfolie in der Richtung des Laserscans abgezogen. Dieser Vorgang wurde für die anderen Farben wiederholt, um so ein Schwarzmatrix-/Farbfilterelement herzustellen.
Beispiel 3
Eine mit Schwarzaluminium beschichtete Polyesterfolie ohne Klebeschicht wurde auf einer gewölbten Brennebenenoberfläche (interne Trommel) mit der Schwarzaluminiumschicht von der Trommel weg weisend positioniert. Diese Folie wurde belichtet, so dass eine Reihe von Fenstern und demgemäß ein Schwarzmatrix-/Farbrezeptorelement entstand. Eine GTI-Farbdonorfolie wurde dann über die Schwarzmatrix-/Farbrezeptorfolie gelegt, so dass die Farbrezeptorfolie und die Farbdonorfolie in engem Kontakt standen. Dieser Kontakt wurde durch Anwendung von Vakuum gefördert. Die Anordnung wurde belichtet, und danach wurde die Farbdonorfolie von der Schwarzmatrix- /Farbrezeptorfolie in der Richtung des Laserscans abgezogen. Dieser Vorgang wurde für die anderen Farben wiederholt, um so ein Schwarzmatrix-/Farbfilterelement herzustellen. Es wurde davon ausgegangen, dass sich die GTI-Farbdonorfolie in zwei wichtigen Eigenschaften von den Farbdonorelementen mit energetischem Polymer der vorangehenden Beispiele unterscheidet. Die GTI-Farbschicht schien eine dünne metallische Aluminiumschicht anstelle einer Schwarzaluminiumschicht aufzuweisen, und zweitens schien die GTI-Farbstoffschicht einen Infrarot absorbierenden Farbstoff zu enthalten.
In den Beispielen 4–6 ist die Bildung von Farbfilterelementen ohne Schwarzmatrix dargelegt. In diesen Fällen war das Rezeptorsubstrat nicht mit Schwarzaluminium beschichteter Polyester, sondern ein Polyester mit Klebebeschichtung (Daratak 90L). In ähnlicher Weise könnte eine Schwarzmatrix als Rezeptorelement verwendet werden. Beispiel 6 zeigt die Übertragung von Farbstoff ohne Bindemittel mit energetischem Polymer.
Beispiel 4
Wie Beispiel 3, mit dem Unterschied, dass GTI-Donorfolien mit einer mit Daratak 90L beschichteten Polyester-Farbrezeptorfolie anstelle einer Schwarzmatrix-/Farbrezeptorfolie zur Herstellung eines Farbfilterelements verwendet wurden.
Beispiel 5
Wie Beispiel 4, mit dem Unterschied, dass Farbdonorfolien mit energetischem Polymer anstelle von GTI-Donorfolien zur Herstellung eines Farbfilterelements verwendet wurden.
Beispiel 6
Wie Beispiel 4, mit dem Unterschied, dass Farbdonorfolien mit Vancryl (rot, grün und blau) anstelle von GTI-Donorfolien zur Herstellung eines Farbfilterelements verwendet wurden.
In den Beispielen 7–13 ist die Verwendung von Glas als Rezeptorsubstrat dargestellt. Diese Experimente wurden mit dem Flachbett-Lasersystem durchgeführt. Wenngleich diese Beispiele die Herstellung von Farbfilterelementen ohne Schwarzmatrix zeigen, ließe sich in ähnlicher Weise auch eine Schwarzmatrix als Rezeptorelement verwenden. Ein wichtiger Aspekt dieser Beispiele ist die direkte Übertragung auf das Glassubstrat, ohne dass eine Rezeptorschicht notwendig ist, etwa eine mit Daratak.
Beispiel 7
Die GTI-Farbdonoren (gelb, cyan) wurden nacheinander auf Glas übertragen und bildeten dort Farbstreifen; danach wurde der GTI-Farbdonor (schwarz) zur Erzeugung der Schwarzmatrix übertragen, woraus sich ein Schwarzmatrix-/Farbfilterelement ergab.
Beispiel 8
Der GTI-Farbdonor (schwarz) wurde zur Erzeugung einer Schwarzmatrix auf Glas übertragen. Donorfolien mit energetischem Polymer (cyan und gelb) wurden nacheinander auf die Schwarzmatrix übertragen, woraus sich ein Schwarzmatrix-/Farbfilterelement ergab.
Beispiel 9
Eine Schwarzdonorfolie mit energetischem Polymer wurde zur Erzeugung einer Schwarzmatrix auf Glas übertragen. Donorfolien mit energetischem Polymer (rot, grün und blau) wurden nacheinander streifenweise auf die Schwarzmatrix übertragen, woraus sich ein Schwarzmatrix-/Farbfilterelement ergab.
In den Beispielen 10–13 ist die Farbstoffübertragung ohne Bindemittel mit energetischem Polymer dargestellt. Diese Experimente wurden mit dem Flachbett-Lasersystem durchgeführt.
Beispiel 10
Die Farbdonorfolie mit Vancryl (rot) wurde zur Erzeugung von Farbstreifen direkt auf Glas übertragen.
Beispiel 11
Die Farbdonorfolie mit Vancryl (grün) wurde zur Erzeugung von Farbstreifen direkt auf Glas übertragen.
Beispiel 12
Die Farbdonorfolie mit Vancryl (schwarz) wurde zur Erzeugung von Farbstreifen direkt auf Glas übertragen.
Beispiel 13
Die Farbdonorfolie mit Vancryl (blau) wurde zur Erzeugung von Farbstreifen direkt auf Glas übertragen.
Beispiel 14
Die Farbdonorfolien mit Neocryl (rot, grün und blau) wurden mit dem Lasersystem mit interner Trommel nacheinander auf eine Daratak/PET- Rezeptorfolie übertragen und bildeten dort für ein Farbfilterelement Farbflecken von ungefähr 100 × 300 Mikrometer.
Beispiel 15
Die Schwarzmatrix-Vorstufe/Farbrezeptorfolie (Anordnung b) wurde auf einer gewölbten Brennebenenoberfläche positioniert (interne Trommel), wobei die Daratak-/Schwarzaluminiumschicht von der Trommel weg wies. Diese Folie wurde belichtet und so durch Transparentieren des Schwarzaluminiums bei Intaktbleiben der Daratak-Schicht eine Reihe von Fenstern erzeugt, woraus sich ein Schwarzmatrix-/Farbrezeptorelement ergab. Ohne das Rezeptorelement relativ zur Trommel zu bewegen, wurde eine Farbfolie mit Neocryl (rot), wie oben beschrieben, über die Schwarzmatrix-/Farbrezeptorfolie gelegt, so dass die Farbrezeptorfolie und die Farbdonorfolie in engem Kontakt standen. Dieser Kontakt wurde durch Anwendung von Vakuum gefördert. Die Anordnung wurde belichtet, und danach wurde die Farbdonorfolie von der Schwarzmatrix-/Farbrezeptorfolie in der Richtung des Laserscans abgezogen, ohne die Rezeptorfolie relativ zur Trommel zu bewegen. Dieser Vorgang wurde für die anderen Farben (grün und blau) wiederholt, um so ein Schwarzmatrix-/Farbfilterelement herzustellen.
Beispiel 16
Lösemittelhaltige Beschichtungslösungen wurden gemäß den Formulierungen in Tabelle 1 hergestellt. Eine Lösung mit 10 Gew.-% Farbstoff wurde durch Auflösen von 4-Tricyanovinyl-N,N-Dibutylanilin (hergestellt mit Verfahren analog denen aus dem Artikel von McKusick et. al., J. Amer. Chem. Soc., 80, 1958, 2806–15) in MEK hergestellt. Eine Lösung mit 10 Gew.-% Bindemittel wurden durch Auflösen von PMMA (75,000 MW Polymethylmethacrylat von Polysciences) in MEK hergestellt. Die Lösungen wurden mit einem Mayer-Rakel Nr. 5 auf das Schwarzaluminiumsubstrat (optische Gesamtdichte = 0,9) aufgetragen. Die Lösungen wurden für 5 Minuten bei 55 °C getrocknet und dann belichtet. Der Magenta-Farbstoff kristallisierte im aufgebrachten Film bei einem Farbstoff/Bindemittel-Verhältnis von 1 oder darüber (40D–H), wie sich durch Abnahme der Transparenz und Doppelbrechung zeigte (beobachtet mit gekreuzten Polarisatoren in einem optischen Mikroskop). Der kristalline Magenta-Farbstoff hatte einen viel stärkeren Rot-Ton als der gelöste Farbstoff. TABELLE 1
Die Belichtung wurde mit einem Flachfeldbelichtungsgerät mit Nd : YAG-Laser (TEM₀₀-Mode) und linearem Galvanometer durchgeführt. Die Parameter waren: Fleckgröße 85 Mikrometer, 7,2 W auf der Folienebene, lineare Scangeschwindigkeit 6 m/s. Der Rezeptor bestand aus einem unbeschichteten Mikroskopierobjektglas.
Der Zustand des Farbstoffs auf dem entsprechenden belichteten Glasrezeptor war der gleiche wie der des Farbstoffs auf dem Donor. Es wurden Beschichtungen mit Farbstoff/Bindemittel-Verhältnissen von kleiner als 1 belichtet, um einheitliche Filme mit gelöstem Farbstoff zu erhalten. Jene mit Verhältnissen größer als oder gleich 1 ergaben Filme mit kristallinem Farbstoff. Die Adhäsion aller Farbstoffe zur Glasoberfläche war gut bis hervorragend – selbst bei solchen ohne Bindemittel.
Alle übertragenen Proben erschienen „überhitzt", da die Bindemittel Blasenbildung wie nach einem thermischen Schock aufwiesen. In manchen Fällen, wie bei 40A, erhitzte sich ein kleiner Teil des Farbstoffs offenbar über den Schmelzpunkt hinaus, geriet ins Fließen und rekristallierte außerhalb der Begrenzung des Bindemittels. Dies deutete auf eine Erwärmung nach der Belichtung und auf eine zu niedrige Scangeschwindigkeit hin, war also vermutlich ein von der LITI-Übertragung unabhängiger Effekt.
Beispiel 17
Wässrige Beschichtungslösungen wurden gemäß den Formulierungen in Tabelle 2 hergestellt. Eine Lösung mit 10 Gew.-% Farbstoff wurden durch Auflösen von Kupfer(II) phthalocyanintetrasulfonsäure-Tetranatriumsalz (Kodak) in Wasser hergestellt. Eine Lösung mit 10 Gew.-% Bindemittel wurden durch Auflösen von Neocryl BT-8^TM (Zeneca Resins) in Wasser hergestellt, daraufhin mit wässrigem Ammoniak auf pH 8 neutralisiert. Die Lösungen wurden mit einem Mayer-Rakel Nr. 5 auf das Schwarzaluminiumsubstrat (optische Gesamtdichte = 0,9) aufgetragen. Die Lösungen wurden für 5 Minuten bei 55 °C getrocknet und dann belichtet. Der Farbstoff kristallisierte im aufgebrachten Film bei einem Farbstoff/Bindemittel-Verhältnis von 1 oder darüber (40N–S), wie sich durch Abnahme der Transparenz und Doppelbrechung zeigte (beobachtet mit gekreuzten Polarisatoren in einem optischen Mikroskop). TABELLE 2
Das Belichten erfolgt wie für Beispiel 16 beschrieben. Der Zustand des Farbstoffs auf dem belichteten Glasrezeptor war der gleiche wie der des Farbstoffs auf dem entsprechenden Donor. Es wurden Beschichtungen mit Farbstoff/Bindemittel-Verhältnissen von kleiner als 1 belichtet, um einheitliche Filme mit gelöstem Farbstoff zu erhalten. Beschichtungen mit Verhältnissen größer als oder gleich 1 ergaben Filme mit kristallinem Farbstoff. Die Adhäsion aller Farbstoffe zur Glasoberfläche war gut bis hervorragend. Dieses Beispiel zeigt, wie wirkungsvoll die Übertragung eines ionischen Farbstoffs in einem ionischen Bindemittel bei der Herstellung von Farbfilterelementen ist.
Beispiel 18 (nicht in den Ansprüchen enthalten)

Eine Opferschicht wurde wie folgt hergestellt. Ein Gemisch von 10 Gew.-% der in Tabelle 3 aufgeführten Bestandteile in Wasser wurde bei ∼70 °C hergestellt. TABELLE 3

Bestandteil (Hersteller)	Gewichtsanteil
Chlorowax 70 (Diamond Shamrock, Cleveland, OH)	1,25
Shellwax 700 (Shell Chemical Co., Houston, TX)	1,67
Acryloid B82 (Rohm & Haas, Philadelphia, PA)	0,10
Carnaubawachs (Frank B. Ross Co., Jersey City, NJ)	2,50
Synthetisches Candelilla (Frank B. Ross Co., Jersey City, NJ)	1,00
Staybelite Ester 10 (Hercules Inc., Wilmington, DE)	0,05
Elvax 210 (E.I. DuPont, Wilmington, DE)	0,60

Eine kleine Menge (2–5 % auf den Feststoffanteil der Lösung) Aufladungsmittel OLGA 1200 (Chevron Chemical Co., Rolling Meadows, I11.) wurde dem Gemisch zugefügt. Die Lösung wurde dann unter schneller Bewegung wieder auf Raumtemperatur gebracht, und es ergab sich eine stabile Emulsion.
Die Emulsion wurden mit einem Mayer-Rakel Nr. 10 auf 6-Mikrometer-PET aufgetragen und in einem Ofen für 1 Minute bei 80 °C getrocknet, um eine thermoplastische, nicht-IR-absorbierende Beschichtung zu erhalten. Der Film wurde dann bei 230 °F auf Schwarzaluminium laminiert. Eine reflektive Maske wurde mit dem Substrat in Kontakt gebracht und wie oben beschrieben belichtet. Nach dem Laserbelichten und dem Entfernen der Maske wurde das 6-Mikrometer-PET mit der thermoplastischen Beschichtung von dem Schwarzaluminiumfilm abgezogen. Es ergab sich eine exakte Wiedergabe des Originalbilds, und auf der Oberfläche waren keine Restpartikel zu erkennen.
Beispiel 19
Lösungsmittelhaltiges Pigmentmahlgut wurde gemäß den Formulierungen (in Gramm) in Tabelle 4 hergestellt: TABELLE 4
Die in den Mahlguten GS Yel, RS Mag, BS Mag, GS Cyan und RS Cyan verwendeten Pigmente waren jeweils Hoechst Celanese GG-1100, Sun 234–0077, Hoechst Celanese 13–7019, Sun 249–0592 und Sun 248–0165. Joncryl war Joncryl 690 von Johnson Wax, Butvar war Butvar B-98 von Monsanto und Dis. 161 war Disperbyk 161 von Byk Chemie. Alles waren Lösungen mit 25% Feststoffanteil in MEK/1-Methoxy-2-propanol 1 : 3.
Die blauen, grünen und roten Farbdonorbeschichtungen wurden aus den obigen Mahlguten wie folgt formuliert:
Blau: 1,6 g RS Cyan, 0,4 g BS Magenta, 0,75 g MEK
Grün: 0,4 g GS Cyan, 0,7 g GS Yellow, 0,5 g MEK
Rot: 1,7 g RS Magenta, 0,3 g GS Yellow, 1,0 g MEK
Die oben genannten Bestandteile wurden zusammengegeben und für 10 Minuten auf einem Schütteltisch bewegt. Die Formulierungen wurden mit einem Mayer-Rakel Nr. 4 auf Schwarzaluminium aufgetragen und für 2 Minuten bei 60 °C getrocknet.
Zur Herstellung einer Rezeptorbeschichtungslösung wurden 9,0 g Wasser unter Umrühren langsam 2,0 g Daratak 90L (W. R. Grace Co.) zugefügt und das Gemisch zehn Minuten lang gerührt. Die Lösung wurde auf klares PET aufgebracht und wie oben beschrieben getrocknet, um eine Rezeptorfolie zu erhalten.
Die blauen, grünen und roten Farbdonoren wurden auf dem System mit interner Trommel bei 64 m/s gegen die Rezeptorfolie belichtet, so dass die so erzeugten Farbflecken eine Farbfiltermatrix ergaben.
Beispiel 20
Eine bindemittelfreie rote Pigmentstammlösung wurde durch Verdünnen eines 1 : 1-Gemisches nach Gewicht von bindemittelfreien wässrigen Rotpigmentdispersionen der Marke Aquis II (PR-224 und PR-179 von Heucotech, Ltd) mit destilliertem Wasser auf 10 Gew.-% Feststoffanteil und anschließendem 10-minütigem Schütteln auf einem Schütteltisch hergestellt. Bindemittelfreie grüne und blaue Pigmentstammlösungen wurden wie zuvor beschrieben hergestellt.
Neocryl BT-8 (40 Gew.-% Feststoffanteil, Acrylatpolymer-Emulsion in Wasser, Zeneca Resins) wurde mit destilliertem Wasser auf 20 Gew.-% Feststoffanteil verdünnt und dann mit wässrigem Ammoniak auf pH 8,0 neutralisiert.
Pigment/Neocryl-Beschichtungslösungen wurden durch Mischen der aufgeführten Bestandteile und anschließendes 10-minütiges Bewegen auf einem Schütteltisch hergestellt.
Rote Beschichtungslösung: Neocryl-Stammlösung (0,75 g), 1,5 g Stammlösung mit bindemittelfreiem rotem Pigment, 5 Tropfen einer Lösung mit oberflächenaktivem Stoff und 1,5 g Wasser.
Grüne Beschichtungslösung: Neocryl-Stammlösung (0,75 g}, 2 g Stammlösung mit bindemittelfreiem grünem Pigment, 5 Tropfen einer Lösung mit oberflächenaktivem Stoff und 1,0 g Wasser.
Blaue Beschichtungslösung: Neocryl-Stammlösung (1,0 g), 2 g Stammlösung mit bindemittelfreiem blauem Pigment, 10 Tropfen einer Lösung mit oberflächenaktivem Stoff und 4,0 g Wasser.
Farbdonorelemente wurden hergestellt durch Auftragen der oben beschriebenen Pigment/Neocryl-Beschichtungslösungen mit einem drahtgewickeltem Mayer-Rakel Nr. 4 auf die Schwarzaluminiumschicht (optische Gesamtdichte = 1,0) des mit Schwarzaluminium beschichteten Polyesters. Die Beschichtungen wurden für 2 Minuten bei 60 °C getrocknet. Daratak 90L (Hampshire Chemical Company) wurde durch langsames Hinzufügen von destilliertem Wasser auf 10 Gew.-% Feststoffanteil verdünnt. Große Partikel wurden durch Zentrifugieren entfernt (30 Sekunden bei 10.000 U/min). Die Lösung wurde auf das Farbdonorelement mit einem Mayer-Rakel Nr. 4 aufgetragen und dann 2 Minuten bei 60 °C getrocknet.
Als Rezeptor wurde die mit Indium-Zinn-Oxid (ITO) beschichtete Oberfläche einer 50 Mikrometer starken Polyesterfolie verwendet (Altair-0-80-8-G-2 mil, Southwall Technologies, Palo Alto, Calif.).
Die blauen, grünen und roten Farbdonoren wurden auf dem System mit interner Trommel bei 64 m/s gegen die Rezeptorfolie belichtet, wo Farbflecken von 100 × 300 Mikrometer erzeugt wurden und auf dem ITO-beschichteten Rezeptor eine Farbfiltermatrix bildeten.
Die Herstellung von polymerdispergierten Flüssigkristallfilmen ist beschrieben im gleichzeitig schwebenden Patent US-A-5,641,426, eingereicht am 29. April 1994, und EP-A-O 566 683 (US-Patentanmeldung Ser.-Nr. 08/121,964, eingereicht am 15. Sept. 1993). Ein polymerdispergierter Flüssigkristallfilm (PDLC) wurde hergestellt durch Aufbringen von ungefähr 1 Gramm einer Lösung mit 55 Gew.-% des Flüssigkristallmaterials BL036 (EM Industries, Inc., Hawthorne, N.Y.) und 45 Gew.-% einer Lösung mit 2,5 Gew.-% Esacure KB 1 (Sartomer, Exton, Pa.), 45,0 Gew.-% Isooctylacrylat, 20,0 Gew.-% aliphatisches Allylurethan 9460 (Monomer Polymer und Dajac, Trevose, Pa.), 20,0 Gew.-% 2-Phenoxyethylacrylat (Sartomer, Exton, Pa.) und 12,5 Gew.-% Uralac 3004–102 (DSM Resin, Inc., Elgin, I11.) auf die sich bewegende, mit Indium-Zinn-Oxid (ITO) beschichtete Oberfläche einer 50 Mikrometer starken Polyesterfolie (Altair-0-80-B-G-2 mil, Southwall Technologies, Palo Alto, Calif.) kurz vor der Walzenöffnung eines Beschichters, der dem in dem oben erwähnten Patent EP-A-0 566 683 (US-Patentanmeldung Ser.-Nr. 08/121,964) beschriebenen ähnlich ist, aber so modifiziert wurde, dass Kühlflüssigkeit von 27 °C durch die Walzen zirkulieren kann. An den Walzen, die auf die Produktion einer etwa 17 Mikrometer dicken PDLC-Schicht eingestellt waren, wurde eine zweite mit ITO beschichtete, 50 Mikrometer starke Polyesterfolie zugeführt, so dass die beiden mit ITO beschichteten Oberflächen einander zugewandt laminiert wurden. Das Laminat wurde dann in einen Aushärtbereich gebracht, wo es ungefähr 3 Minuten lang bei etwa 24 °C mit langwelligem Ultraviolettlicht einer Intensität von ca. 1,5 mW/cm² bestrahlt wurde; dieser Wert wurde mit einem UVIBRITE-Messgerät bestimmt, Modellnummer UBM365MO, Hersteller Electronics Instrumentation und Technology, Inc., Sterling, Va., das speziell zur Anzeige der absoluten Intensität kalibriert ist.
Eine der mit ITO beschichteten PET-Folien wurde von der oben beschriebenen Anordnung delaminiert; so ergab sich eine PET/ITO/PDLC-Folienstruktur. Die PDLC-Seite dieser Folienanordnung wurde gegen das Farbfilterelement gedrückt, das auf der mit ITO beschichteten PET-Basis hergestellt wurde. Dies ergab ein funktionsfähiges Flüssigkristallanzeigegerät, welches das Farbfilterelement beinhaltete. Wenn am Flüssigkristallanzeigegerät ein Potential von 20 bis 30 Volt angelegt wurde, nachdem die zwei ITO-Schichten mit elektrischen Anschlüssen versehen worden waren, wurde das Flüssigkristallgerät transparent, und das Licht einer Hintergrundbeleuchtung von einem Tageslichtprojektor wurde durch die roten, grünen und blauen Flecken des Farbfilterelements transmittiert. Beim Entfernen des angelegten Potentials wurde das Flüssigkristallgerät lichtundurchlässig, und Licht wurde nicht länger durch das Farbfilterelement transmittiert.
Eine transparente, elektrisch leitfähige Schicht ist eine einheitliche oder strukturierte Schicht mit einer durchschnittlichen optischen Dichte im Bereich 400–700 nm des elektromagnetischen Spektrums von weniger als 0,2, vorzugsweise weniger als 0,1, und noch stärker bevorzugt weniger als 0,05 sowie einem Widerstand von weniger als 1000 Ohm/Square, vorzugsweise weniger als 100 Ohm/Square, und noch stärker bevorzugt weniger als 15 Ohm/Square. Geeignet sind hierfür leitfähige Polymere und dünne Metallschichten.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Farbfilterelements auf einem Substrat, umfassend die thermische Stoffübertragung einer Farbübertragungsschicht, ein in einem Bindemittel verteiltes Farbmittel umfasst, von einem Farbmitteldonor für die thermische Stoffübertragung direkt auf ein Substrat, um ein Muster mindestens einer Farbe auf dem Substrat zu erzeugen, und dann das Verbinden einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit dem Substrat, so dass bei der elektronischen Ansprache eines Flüssigkristalls innerhalb der Flüssigkristallanzeigevorrichtung mindestens ein Teil des Musters aus mindestens einer Farbe sichtbar wird. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Substrat transparent ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Substrat eine nicht doppelbrechende polymere Folie ist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Farbmitteldonor ein transparentes Pigment umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei mindestens zwei verschiedene Farben auf verschiedene Bereiche des Substrats abgeschieden werden.
Verfahren zur Herstellung eines Farbfilterelements auf einem Substrat, umfassend die Lasex-induzierte thermische Stoffübertragung einer Farbübertragungsschicht, die ein in einem Bindemittel verteiltes Farbmittel umfasst, von einem Farbmitteldonor direkt auf das Substrat, wobei das Substrat eine schwarze Matrix auf mindestens einer seiner Oberflächen umfasst, wobei die schwarze Matrix auf Teilen davon Fensterbereiche aufweist, um ein Muster mindestens einer Farbe auf dem Substrat innerhalb der Matrix zu erzeugen, und dann das Verbinden einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit dem Substrat, so dass bei der elektronischen Ansprache des Flüssigkristalls innerhalb der Flüssigkristallanzeigevorrichtung mindestens ein Teil des Musters aus mindestens einer Farbe sichtbar wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Fensterbereiche transparent sind.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei mindestens zwei unterschiedliche Farben auf verschiedenen Bereichen des Substrats abgeschieden werden.
Verfahren zur Herstellung eines Farbfilterelements auf einem nicht doppelbrechenden Substrat, umfassend die Schritte a) Laser-induzierte thermische Übertragung eines schwarzen Farbmittels von einem Farbmitteldonor direkt auf das Substrat, um eine schwarze Matrix auf dem Substrat zu bilden, wobei die schwarze Matrix auf Teilen davon Fensterbereiche aufweist, und b) Laser-induzierte termische Übertragung einer Farbübertragungsschicht, die ein in einem Bindemittel angeordnetes Farbmittel umfasst, auf das Substrat, wo das Farbmittel abgeschieden wird, um Fensterbereiche der schwarzen Matrix abzudecken.