DE69625052T2

DE69625052T2 - Verfahren zur herstellung einer flüssigkristall-anzeige

Info

Publication number: DE69625052T2
Application number: DE69625052T
Authority: DE
Inventors: O. Kliem
Original assignee: Polaroid Corp
Current assignee: Polaroid Corp Waltham Mass Us
Priority date: 1995-03-27
Filing date: 1996-03-25
Publication date: 2003-08-21
Anticipated expiration: 2016-03-26
Also published as: EP0827600A1; EP0827600A4; JP3694320B2; WO1996030809A1; AU5428996A; DE69625052D1; US5578404A; JPH11503838A; EP0827600B1; CA2213294A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung (LCD) mit einem Farbfilter. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren, welches es ermöglicht, den Farbfilter einer solchen Anzeigevorrichtung zu erzeugen, nachdem die Vorrichtung vollständig oder fast vollständig zusammengebaut ist. Die Erfindung betrifft ferner ein zweites Verfahren, welches die Bildung eines opaken Gitters in Beziehung zu einem existierenden Farbfilter ermöglicht.
In den letzten Jahren wurden viele Untersuchungen über LCD-Vorrichtungen durchgeführt, welche nun die akzeptierte Form von monochromen und Farb-Bildschirmen in tragbaren Computern sind, und welche die akzeptierte Form von Bildschirmen in Desktop- Computern werden können, da sie für eine bestimmte Bildschirmfläche eine viel geringere Größe (footprint) und Energiebedarf haben als Kathodenstrahlröhren.
Obwohl verschiedene Arten von Farb-LCD-Vorrichtungen existieren, enthalten diese Vorrichtungen im allgemeinen zwei im Abstand zueinander stehende Platten (panels) (die nachstehend "Trägerelemente" genannt werden), welche einen abgeschlossenen Hohlraum begrenzen, der mit einem Flüssigkristall-Material gefüllt ist. Auf einer der Platten ist eine Vielzahl von Elektroden gebildet, sowie eine oder mehrere Elektroden auf der anderen Platte; in der sog. Anzeigevorrichtung vom Typ der "aktiven Matrix" ist auf einer Platte gewöhnlich eine Elektrode vorhanden, während die andere Platte ein Gitter von Elektroden trägt, von denen jede ein einziges Pixel (Bildelement) der Anzeigevorrichtung definiert. Eine der Platten trägt ein Farbfilter, das Filterelemente mit drei verschiedenen Farben, gewöhnlich, rot, grün und blau, trägt. Jedes Filterelement steht mit einem der Pixel, die durch die Elektroden definiert sind, in Deckung, und ein Satz von angrenzenden roten, grünen und blauen Filterelementen ist zu einer Triade oder zu einem anderen konsistenten Muster, z. B. sich wiederholenden Streifen, gruppiert.
Je nach dem darzustellen Bild werden eine oder mehrere Elektroden unter Spannung gesetzt (energized), und je nach der Natur des Flüssigkristall-Materials und dem Wert der Spannung, ändert sich die Durchlässigkeit des Flüssigkristall-Materials zwischen den Elektroden, so dass das gesamte Licht, kein Licht oder ein Teil des Lichtes durch das zugeordnete Farbfilter hindurchgeht. Der Benutzer empfindet das Bild als ein Farbgemisch, das durch die Transmission von Licht durch die verschiedenen Filterelemente gebildet wurde.
Die Anzeigevorrichtung kann von hinten beleuchtet werden, indem auf der vom Benutzer abgewandten Seite der Anzeigevorrichtung eine Lichtquelle vorgesehen wird. Die Anzeigevorrichtung kann auf der Rückseite aber auch eine reflektierende Schicht enthalten, wobei die Reflexion von einer Lichtquelle, die sich auf derselben Seite der Vorrichtung wie der Betrachter befindet, ausgenutzt wird.
Die Anforderung zur Erzeugung von Filterelementen auf einer LCD- Vorrichtung sind streng. Eine typische 10-Zoll-(254 mm)Anzeige (diagonal gemessen) mit einer VGA-Auflösung von 640 · 480 Pixel benötigt etwa 80 Pixel pro Zoll (etwa 3,1 pro mm) in beiden Richtungen. Eine kleine Fehlausrichtung (etwa 0,2 Pixel breit, oder etwa 0,6 mm) zwischen den Filterelementen und den entsprechenden Elektroden führt zu Farbänderungen, die vom Benutzer leicht erkennbar sind.
Es wurden zahlreiche Methoden angewendet, um derartige Farbfilter herzustellen, einschließlich der Verwendung von Photoresists, Abscheidung von organischen Pigmenten durch Vakuumabscheidung und anschließende übliche photolithographische Abtragetechniken, die Verwendung von gefärbtem und gemustertem gestrecktem Filmmaterial, um ein inneres farbpolarisierendes Filter zu erzeugen, und die Verwendung von üblichen lichtempfindlichen Silberhalogenid-Schichten. Beispielsweise beschreibt die US-A-4,743,098 eine LCD-Vorrichtung, in der das Farbfilter aus polychromatischem Glas gebildet ist. Durch eine Reihe von Maskier-, UV-Belichtungs- und Hitzebehandlungsstufen werden rote, grüne und blaue Bereiche in dem polychromatischen Glas gebildet, das eines der Trägerelemente der Anzeigevorrichtung bildet.
Die US-A-5,229,232 beschreibt die Verwendung eines thermischen Drucksystems, in welchem verschiedene gemusterte Masken zusammen mit einem Elektronenblitz oder anderen verwandten Vorrichtungen verwendet werden, um die Farbstoffe thermisch auf einen Empfänger zu übertragen, um auf diese Weise eine Farbfilter-Anordnung mit einer eingebauten schwarzen Matrix zur Verwendung in einer Farb-LCD-Vorrichtung zu erzeugen.
Die US-A-5,053,298 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Farbfilters, welches folgende Schritte umfasst: Beschichtung einer durchsichtigen planarisierenden Schicht auf einer Unterlage, auf der sich Elektroden befinden, wobei die planarisierende Schicht die Oberfläche der Unterlage glättet; Erzeugen eines ersten Reliefmusters auf der planarisierenden Schicht, die einen lichtempfangenden Bereich überlappt, der einer ersten Farbe in dem zu erzeugenden Filter entspricht; Anfärben dieses ersten Reliefmusters mit der ersten Farbe; Ausbildung einer mittleren Schicht zur Verhinderung des Anfärbens, wobei diese mittlere Schicht die ganze Oberfläche der Struktur bedeckt, welche aus der Färbestufe resultiert; Ausbildung von Öffnungen zum Freilegen der planarisierenden Schicht; Ausbildung eines neuen Reliefmusters in den Öffnungen, wobei dieses neue Reliefmuster einen anderen lichtempfangenden Bereich überlappt, der einer zweiten Farbe in dem zu erzeugenden Filter entspricht; Anfärben dieses Reliefmusters mit einer anderen Farbe als der ersten Farbe; Entfernen der mittleren Schicht; Ausbildung von gefärbten Reliefmustern mit unterschiedlichen Farben durch sukzessive Wiederholung der Stufen der Bildung einer mittleren Schicht, Ausbildung von Öffnungen, Ausbildung eines neuen Reliefmusters, das den lichtempfangenden Bereich überlappt, Anfärben des neu gebildeten Reliefmusters und Entfernen der mittleren Schicht; und Auftragen einer Schutzoberfläche über die gesamte Oberfläche der erhaltenen Struktur nach der Ausbildung des gefärbten Musters für die zuletzt gewünschte Farbe.
Die US-A-5,093,738 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer Farbfilter-Unterlage mit Pixeln aus mindestens zwei verschiedenen Farben durch Verwendung von negativem Photoresist- Material der zuletzt abgeschiedenen Farbe. Der negative Photoresist wird über die Pixel aufgetragen und dann einer Lichtquelle mit einer Wellenlänge ausgesetzt, die durch die gebildeten Pixel blockiert wird, so dass jedes negative Photoresist-Material unmittelbar auf der durchsichtigen Unterlage durch das Licht der Lichtquelle aktiviert wird, worauf das verbleibende Photoresist- Material entfernt wird.
Wie aus den obigen Ausführungen hervorgeht, sind viele bekannte Methoden zur Erzeugung von Farbbildern in LCD-Vorrichtungen kompliziert, sie bestehen aus mehreren fehlerbehafteten Stufen, und da diese Methoden bei Vorrichtungen durchgeführt wurden, mit denen bereits das komplizierte und teure Verfahren zur Bildung der Elektroden durchgeführt wurde, führt jeder Fehler bei dem Verfahren der Filtererzeugung zu Ausschuss bei den teuren Elektrodenanordnungen. Da die bekannten Methoden ferner einen direkten Zugang zu der filterbildenden Schicht (und in vielen Fällen einen solchen Zugang durch flüssige Entwicklerlösungen) erfordern, muss das filterbildende Verfahren auf einer unvollständigen Anzeigevorrichtung durchgeführt werden, wodurch der Filter während der Stufen, die zur Vervollständigung der Filtervorrichtung erforderlich sind, Beschädigungen und/oder Verunreinigungen ausgesetzt ist.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Ausbildung eines Farbfilters in einer LCD-Vorrichtung, das nur eine kleine Anzahl von Schritten benötigt und das mit einer vollständig zusammengebauten Anzeigevorrichtung durchgeführt werden kann, so dass jede Gefahr, dass das Filter während der späteren Verarbeitung oder während des Zusammenbaus beschädigt oder verunreinigt wird, vermieden wird. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung gewährleisten auch eine vollkommene Ausrichtung zwischen den Filterelementen und den Pixeln. Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Erzeugung eines opaken Gitters in Verbindung mit einem existierenden Farbfilter.
Die Erfindung betrifft also ein Verfahren zur Herstellung einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit einem Farbfilter, welches umfasst: Zusammenbau, in der angegebenen Reihenfolge, eines ersten Trägerelements, einer Vielzahl von ersten Elektroden, die an dem ersten Trägerelement befestigt sind, einer Flüssigkristall- Schicht, mindestens einer zweiten Elektrode und eines zweiten, im wesentlichen durchsichtigen Trägerelements. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten und dem zweiten Trägerelement eine ein Bild ergebende (imageable) Schicht angeordnet ist, die bei Belichtung mit aktinischer Strahlung drei verschiedene Farben bilden kann; worauf die das Bild ergebende Schicht mit aktinischer Strahlung belichtet wird, um darin eine Vielzahl von Filterelementen mit der ersten, der zweiten und der dritten Farbe zu bilden, wobei diese Filterelemente zu den ersten Elektroden ausgerichtet sind, wodurch ein Farbfilter erzeugt wird, das zwischen dem ersten und dem zweiten Trägerelement liegt. (Dieses Verfahren kann nachstehend als das "Filtererzeugungs-Verfahren" gemäß der Erfindung bezeichnet werden.)
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit einem Farbfilter, welches eine Vielzahl von beabstandeten Filterelementen enthält, wobei die Vorrichtung ferner ein im wesentlichen opakes Gitter enthält, das die Abstände zwischen den beabstandeten Filterelementen bedeckt; dieses Verfahren umfasst: Zusammenbau, in der angegebenen Reihenfolge, des ersten Trägerelements, einer Vielzahl von ersten Elektroden, die an dem ersten Trägerelement befestigt sind, einer Flüssigkristall-Schicht, mindestens einer zweiten Elektrode und eines zweiten, im wesentlichen durchsichtigen, Trägerelements. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man das Farbfilter und eine ein Bild ergebende Schicht zusammenbaut, die beide zwischen dem ersten und dem zweiten Trägerelement angeordnet sind, wobei die das Bild ergebende Schicht bei der Belichtung mit aktinischer Strahlung eine Änderung der Opazität erleidet; und Belichtung ausgewählter Teile der das Bild ergebenden Schicht mit aktinischer Strahlung, wobei Teile der das Bild ergebenden Schicht, die zu den Zwischenräumen zwischen den Filtern ausgerichtet sind, im wesentlichen opak bleiben, jedoch die Teile der das Bild ergebenden Schicht, die zu den Filterelementen selbst ausgerichtet sind, im wesentlichen durchsichtig sind, wodurch das Gitter gebildet wird. (Dieses Verfahren kann nachstehend als das "gittererzeugende Verfahren" gemäß der Erfindung bezeichnet werden.)
Fig. 1 der beigefügten Zeichnungen zeigt einen schematischen Schnitt durch eine LCD-Vorrichtung, die nach einem bevorzugten Verfahren gemäß der Erfindung hergestellt wurde; und
Fig. 2 zeigt einen schematischen Schnitt durch die das Bild ergebende Schicht der in Fig. 1 dargestellten Anzeigevorrichtung.
Wie bereits gesagt, wird bei dem Filterherstellungsverfahren gemäß der Erfindung eine LCD-Vorrichtung erzeugt, indem zuerst eine Anordnung gebildet wird, die ein erstes Trägerelement, eine Vielzahl von ersten Elektroden, die am ersten Trägerelement befestigt sind, eine Flüssigkristall-Schicht, mindestens eine zweite Elektrode, ein zweites, im wesentlichen durchsichtiges Trägerelement und eine das Bild ergebende Schicht enthält. Die das Bild ergebende Schicht ist in der Lage, bei Belichtung mit aktinischer Strahlung mit einer oder mehreren Wellenlängen drei verschiedene Farben, gewöhnlich Rot, Grün und Blau, zu bilden. Diese Anordnung enthält alle Hauptkomponenten der fertigen LCD- Vorrichtung, ausgenommen dass das Farbfilter fehlt und dass, wie nachstehend erläutert wird, gewisse Komponenten der Anzeigevorrichtung nach der Ausbildung des Farbfilters hinzugefügt werden können. Die Anordnung wird dann aktinischer Strahlung ausgesetzt, um in der das Bild ergebenden Schicht eine Vielzahl von Filterelementen mit drei Farben zu erzeugen, wobei diese Filterelemente mit den ersten Elektroden in Deckung stehen, so dass ein Farbfilter gebildet wird, das zwischen dem ersten und dem zweiten Trägerelement liegt. Durch dieses Verfahren werden die Hauptnachteile der vorstehend diskutierten bekannten Verfahren überwunden, indem nur ein einziger Belichtungsvorgang benötigt wird, um das Farbfilter zu bilden, wobei dieses Filter in situ zwischen dem ersten und dem zweiten Trägerelement gebildet wird, so dass das Filter während der weiteren Verarbeitung der Anzeigevorrichtung nach der Erzeugung des Filters nicht mehr beschädigt oder verunreinigt werden kann.
Die das Bild ergebende Schicht, die nach Belichtung drei Farben erzeugen kann, braucht in der unbelichteten Form nicht durchsichtig zu sein, obwohl die Verwendung einer ursprünglich ungefärbten, das Bild ergebenden Schicht in vielen Fällen zweckmäßig ist. Beispielsweise hat die spezielle, das Bild ergebende Schicht, die in der beigefügten Zeichnung dargestellt ist, drei farbbildende Teilschichten, von denen alle zunächst durchsichtig sind, die aber dann bei der Belichtung mit der geeigneten aktinischen Strahlung blaugrüne, purpurne bzw. gelbe Schichten bilden. Die das Bild ergebende Schicht kann aber auch eine oder mehrere Teilschichten enthalten, die vor der Belichtung gefärbt sind, die aber bei der Belichtung entfärbt werden. Beispielsweise kann man zur Erzeugung eines Rot/Grün/Blau-Filters eine das Bild ergebende Schicht verwenden, die aufeinander liegende rote, grüne und blaue Teilschichten enthält, die bewirken, dass die unbelichtete, das Bild ergebende Schicht schwarz erscheint. Die Bildung der benötigten roten, grünen und blauen Filterelemente aus einer solchen schwarzen, das Bild ergebenden Schicht kann durch selektive Entfärbung der Teilschichten mit den unerwünschten Farben erfolgen; beispielsweise werden rote Filterelemente durch Belichtung und damit Entfärbung der jeweiligen Teile der grünen und der blauen Zwischenschicht gebildet, wodurch nur die rote Teilschicht gefärbt bleibt.
Obgleich, falls gewünscht, auch andere Verfahren angewendet werden können, gibt es hauptsächlich zwei bevorzugte Verfahren zur Durchführung der Belichtung, wobei beide Verfahren geeignet sind, die gebildeten Filterelemente gegenüber den Pixeln der Anzeigevorrichtung auszurichten. Bei dem ersten bevorzugten Verfahren wird ein sich wiederholendes Merkmal der ersten Elektroden nachgewiesen, und die Bestrahlung mit aktinischer Strahlung wird so eingestellt, dass die Filterelemente zu dem sich wiederholenden Merkmal in Deckung stehen. Das sich wiederholende Merkmal kann beispielsweise ein Merkmal der ersten Elektrode in einer Anzeigevorrichtung vom Typ der aktiven Matrix sein. Es können aber auch ausgewählte Pixel der Anzeigevorrichtung undurchsichtig gemacht werden, und das erhaltene Pixelmuster kann als sich wiederholendes Merkmal verwendet werden, um die Belichtung zu steuern. So wird bei einer bevorzugten Ausführungsform des letzteren Verfahrens eine Potentialdifferenz zwischen ausgewählten ersten und zweiten Elektroden angelegt, wodurch die Flüssigkristalle zwischen den ausgewählten Elektroden für Strahlung im wesentlichen undurchlässig werden und ein sichtbares Muster in der Flüssigkristall-Schicht bilden; dann wird mindestens ein Punkt (spot) der aktinischen Strahlung über die das Bild ergebende Schicht bewegt, um die Filterelemente zu bilden, während die Lage des Strahlungspunktes relativ zu dem Muster in der Flüssigkristall-Schicht gesteuert wird.
Bei Verfahren, bei denen ein sich wiederholendes Merkmal der ersten Elektrode nachgewiesen wird, ist es unnötig und manchmal unerwünscht, die Belichtungsstrahlung durch die Flüssigkristall- Schicht zu schicken; so wird die Belichtung vorzugsweise von der Seite der Anzeigevorrichtung aus durchgeführt, die der das Bild ergebenden Schicht näher liegt. In dem typischen Fall, in welchem die das Bild ergebende Schicht zwischen der Flüssigkristallschicht und dem zweiten Trägerelement angeordnet ist, wird die Belichtung auf diese Weise vorzugsweise von der Seite des zweiten Trägerelements der Vorrichtung aus durchgeführt, welche die Vorderseite der Anzeigevorrichtung ist, da die Vorrichtung normalerweise auf einem Computer oder einer ähnlichen Vorrichtung angebracht ist.
Das zweite bevorzugte Verfahren zur Ausrichtung der nach dem vorliegenden Verfahren gebildeten Filterelemente zu den ersten Elektroden besteht darin, die Flüssigkristall-Schicht als Lichtventil zu verwenden, um die Belichtung der das Bild ergebenden Schicht zu steuern, wodurch automatisch die erforderliche Ausrichtung bewirkt wird, ohne dass ein sich wiederholendes Merkmal der ersten Elektrode nachgewiesen werden muss. So werden bei einem bevorzugten Verfahren gemäß der Erfindung, in welchem die ersten Elektroden in eine erste, eine zweite und eine dritte Gruppe unterteilt sind, Filterelemente mit drei verschiedenen Farben gebildet, die zu der ersten, der zweiten und der dritte Gruppe der ersten Elektroden ausgerichtet sind, indem:
eine Potentialdifferenz zwischen der ersten und der dritten Gruppe der ersten Elektroden und der zweite Elektrode angelegt wird, wodurch die Flüssigkristalle, die an die zweite und die dritte Gruppe der ersten Elektroden angrenzen, für die Strahlung im wesentlichen undurchlässig werden;
die aktinische Strahlung durch die erste Unterlage und die Flüssigkristall-Schicht hindurch geleitet wird, wodurch die aktinische Strahlung durch die Flüssigkristalle in der Nähe der ersten Gruppe der ersten Elektroden hindurchgehen kann, jedoch nicht durch die Flüssigkristalle in der Nähe der zweiten und der dritten Gruppe, wodurch eine bildmäßige Änderung in den Teilen der das Bild ergebenden Schicht, die zu der ersten Gruppe der ersten Elektroden ausgerichtet sind, bewirkt wird;
eine Potentialdifferenz zwischen der ersten und der dritten Gruppe der ersten Elektroden und der zweiten Elektrode angelegt wird, wodurch die Flüssigkristalle in der Nähe der ersten und der dritten Gruppe der ersten Elektroden für die Strahlung im wesentlichen undurchlässig werden;
aktinische Strahlung durch die erste Unterlage und die Flüssigkristall-Schicht hindurch geleitet wird, wodurch die aktinische Strahlung durch die Flüssigkristalle in der Nähe der zweiten Gruppe der ersten Elektroden, jedoch nicht durch die Flüssigkristalle in der Nähe der ersten und der dritten Gruppe der ersten Elektroden geleitet wird, wodurch eine bildmäßige Änderung in den Teilen der das Bild ergebenden Schicht, die zu der zweiten Gruppe der ersten Elektroden ausgerichtet sind, bewirkt wird;
eine Potentialdifferenz zwischen der ersten und der zweiten Gruppe der ersten Elektroden und der zweiten Elektrode angelegt wird, wodurch die Flüssigkristalle in der Nähe der ersten und der zweiten Gruppe der ersten Elektroden für die Strahlung im wesentlichen undurchlässig werden; und
aktinische Strahlung durch die ersten Unterlage und die Flüssigkristall-Schicht hindurch geleitet wird, wodurch die aktinische Strahlung durch die Flüssigkristalle in der Nähe der dritte Gruppe der ersten Elektroden, jedoch nicht durch die Flüssigkristalle in der Nähe der ersten und der zweiten Gruppe der ersten Elektroden hindurchgehen, wodurch eine bildmäßige Änderung in Teilen der das Bild ergebenden Schicht, die zu der dritten Gruppe der ersten Elektroden ausgerichtet sind, bewirkt wird.
Die durch dieses Verfahren bewirkten bildmäßigen Änderungen können die sofortige Bildung der Filterelemente mit den drei verschiedenen Farben sein. In anderen Fällen können jedoch die bildmäßigen Änderungen nur zur Bildung von latenten Bildern in der das Bild ergebenden Schicht führen, wobei die tatsächliche Bildung der Filterelemente erst erfolgt, wenn gewisse Verarbeitungsstufen nach der Belichtung durchgeführt wurden. Beispielsweise führen, wie nachstehend beschrieben, bei der in der Zeichnung dargestellten Anzeigevorrichtung die tatsächlichen Belichtungsstufen nur zu einem unsichtbaren latenten Bild, wobei Säure in verschiedenen Teilschichten der das Bild ergebenden Schicht gebildet wird, und die gefärbten Filterelemente erscheinen nach den Erhitzungsstufen nach der Belichtung.
Wenn die Belichtung der das Bild ergebenden Schicht unter Verwendung der Flüssigkristallschicht als Lichtverschluss durchgeführt wird, muss die Belichtung offensichtlich von der Seite der Anzeigevorrichtung, die auf der der bilderzeugenden Schicht gegenüber liegenden Seite der Flüssigkristall-Schicht liegt, erfolgen. So wird im typischen Fall, wenn die das Bild ergebende Schicht zwischen der Flüssigkristall-Schicht und dem zweiten Trägerelement angeordnet ist, die Belichtung von der Seite der Anzeigevorrichtung her durchgeführt, die an das erste Trägerelement angrenzt, d. h. von der Rückseite der Vorrichtung, da die Vorrichtung normalerweise auf einem Computer oder einer ähnlichen Vorrichtung angebracht ist.
In den meisten Fällen führt das vorliegende Filterbildungsverfahren auch zur Bildung des schwarzen Gitters oder der Matrix, die üblicherweise in einer LCD-Vorrichtung enthalten ist, um den Kontrast der Vorrichtung zu verbessern. Wie es beispielsweise in der vorstehend erwähnten US-A-5,229,232 beschrieben ist, werden gewöhnlich schwarze Gitterlinien verwendet, um benachbarte Filterelemente oder Pixel voneinander zu trennen, um eine Farbverunreinigung oder Lichtblitze (flares) zu vermeiden, d. h. einen unerwünschten Austritt von Licht durch die Zwischenräume zwischen benachbarten Pixeln und durch die Zwischenräume, die zwischen benachbarten ersten Elektroden frei gelassen werden müssen. Üblicherweise werden die schwarzen Gitterlinien in einem Vorgang erzeugt, der getrennt von demjenigen abläuft, der zur Erzeugung der Filterelemente verwendet wird, und zwar oft durch Zerstäubung oder eine anderweitige Aufbringung eines Metallfilms auf eine geeignete Schicht der Anzeigevorrichtung. Typischerweise enthält die das Bild ergebende Schicht, die in dem vorliegenden Verfahren verwendet wird, drei Teilschichten, von denen jede bei Belichtung mit geeigneter aktinischer Strahlung in der Lage ist, eine der drei Farben der Filterelemente zu bilden. Durch Belichtung aller drei Teilschichten in den Bereichen, in denen die schwarzen Gitterlinien erforderlich sind, werden diese Bereiche geschwärzt, wodurch Gitterlinien innerhalb der das Bild ergebenden Schicht gebildet werden. Erfolgt beispielsweise die Belichtung durch die Flüssigkristall-Schicht, vorausgesetzt, dass die Zwischenräume zwischen benachbarten Elektroden Strahlung hindurch lassen, so werden die schwarzen Gitterlinien automatisch gebildet, da die Zwischenräume zwischen benachbarten Elektroden für den Durchtritt von Strahlung offen bleiben, unabhängig vom Zustand der Elektroden, so dass jede der drei Belichtungen die Teile der das Bild ergebenden Schicht, die über den Zwischenräumen liegen, belichtet, wodurch diese Teile geschwärzt werden und automatisch schwarze Gitterlinien gebildet werden, die mit den Zwischenräumen in Deckung stehen. Auch wenn die Belichtung nicht durch die Flüssigkristall-Schicht erfolgt, kann die Belichtung so gesteuert werden, dass alle drei Teilschichten in den Teilen, die über den Zwischenräumen liegen, belichtet werden, wodurch diese Teile geschwärzt werden und schwarze Gitterlinien gebildet werden, die mit den Zwischenräumen in Deckung stehen.
Die das Bild ergebende Schicht, die in dem vorliegenden Verfahren verwendet wird, kann von jeder beliebigen Art sein, die die Entwicklung von Färbe innerhalb der das Bild ergebenden Schicht ermöglicht, während diese Schicht zwischen dem ersten und dem zweiten Trägerelement angeordnet ist. Wenn gesagt ist, dass die Belichtung der Anordnung mit der aktinischen Strahlung in der das Bild ergebenden Schicht Filterelemente für die erste, die zweite und die dritte Farbe ergibt, oder, wie bereits gesagt, Gitterlinien, so wird die Möglichkeit nicht ausgeschlossen, dass zusätzliche Stufen zu der Belichtung mit aktinischer Strahlung erforderlich sein können, um die Farbentwicklung und damit die Bildung der Filterelemente zu vervollständigen, vorausgesetzt, dass diese weiteren Stufen durchgeführt werden können, wenn die das Bild ergebende Schicht sich noch zwischen der (den) zweiten Elektrode(n) und dem zweiten Trägerelement befindet. So kann die das Bild ergebende Schicht nicht einem Typ angehören (z. B. Silberhalogenid), der einen innigen Kontakt mit einem flüssigen Entwickler nach der Entwicklung benötigt, um die Bildung von Farbe zu bewirken. Die das Bild ergebende Schicht kann jedoch, wie nachstehend erwähnt, einem Typ angehören, der eine Erhitzung und/oder zusätzliche Belichtungsstufen nach der Belichtung mit aktinischer Strahlung benötigt, da eine solche Erhitzung und/oder zusätzliche Belichtungsstufen ausgeführt werden können, wenn sich die das Bild ergebende Schicht noch zwischen der (den zweiten Elektrode(n) und dem zweiten Trägerelement befindet. Im allgemeinen ist es von Vorteil, eine ein Bild ergebende Schicht eines Typs zu verwenden, der ausreichend unempfindlich gegenüber sichtbarer Strahlung ist, so dass die Anordnung einige Minuten lang in normaler Raumbeleuchtung gehandhabt werden kann, da die diese ein Bild ergebenden Schichten es ermöglichen, dass die Anordnung gehandhabt werden kann und die Belichtung mit aktinischer Strahlung erfolgen kann, ohne dass man die Nachteile des Arbeitens in der Dunkelheit auf sich nehmen muss.
Bevorzugte Ausführungsformen der das Bild ergebenden Schicht zur Verwendung in dem vorliegenden Verfahren enthalten einen Strahlungsabsorber, der in der Lage ist, aktinische Strahlung zu absorbieren, und einen Leukofarbstoff, der bei der Absorption von Strahlung durch den Strahlenabsorber das gefärbte Material bildet; dieser Typ einer das Bild ergebenden Schicht hat den Vorteil, dass der Leukofarbstoff entsprechend seiner farbbildenden Eigenschaften ausgewählt werden kann, ohne Rücksicht auf seine Absorption bei der speziellen Wellenlänge, bei der die das Bild ergebende Schicht belicht werden soll, während der Strahlungsabsorber so gewählt werden kann, dass er die maximale Absorption bei der gewünschten Wellenlänge hat. Bei einer Art der das Bild ergebenden Schicht, die beispielsweise in der US-A-4,602,263; US-A-4,720,449; US-A-4,720,450; US-A-4,745,046; US-A-4,818,742; US-A-4,826,976; US-A-4,839,335; US-A-4,894,358 und der US-A- 4,960,901 beschrieben ist, erzeugt der Strahlungsabsorber innerhalb der das Bild ergebenden Schicht Wärme, und der Leukofarbstoff reagiert thermisch unter Bildung des gefärbten Materials. Eine ausführliche Diskussion dieser Art einer bilderzeugenden Schicht findet sich in der Internationalen Anmeldung PCT/US 95/04401 (Veröffentlichungsnummer WO 95/27263) auf den Seiten 15 bis 19.
Ein weiterer bevorzugter Typ einer das Bild ergebenden Schicht zur Verwendung in dem vorliegenden Verfahren ist in den US-A- 5,278,031; US-A-5,286,612; US-A-5,334,489; US-A-5,453,345; und US-A-5,395,736; und in den entsprechenden Internationalen Anmeldungen PCT/US93/10093; PCT/US93/10224 und PCT/US93/10215 (Veröffentlichungsnummern WO 94/09992, WO 94/10607 bzw. WO 94/10606) beschrieben; bei dieser Art von bildergebenden Schicht erzeugt der Strahlungsabsorber bei Absorption der aktinischen Strahlung Säure innerhalb der das Bild ergebenden Schicht, und der Leukofarbstoff bildet das gefärbte Material, wenn er mit dieser Säure zusammenkommt. Die Säure kann durch direkten thermischen Abbau eines säurebildenden Materials, z. B. eines Squarylsäurederivats oder eines Sulfonats (vgl. Internationale Anmeldung PCT/US 93/10093), oder durch direkt Zersetzung einer Supersäure-Vorstufe durch aktinische (gewöhnlich ultraviolette) Strahlung und anschließende "Verstärkung" der erzeugten Supersäure durch supersäure-katalysierte thermische Zersetzung eines sekundären Säurebildners erfolgen (vgl. US-A-5,395,736). Andererseits (vgl. Internationale Anmeldung PCT/US93/1D215) kann die farbbildende Zusammensetzung eine Supersäure-Vorstufe enthalten, die durch Strahlung mit einer Wellenlänge, die kürzer ist als die aktinische Strahlung, die durch den Strahlungsabsorber absorbiert wird, zersetzt werden kann, um eine Supersäure zu bilden, wobei die Supersäure-Vorstufe in Abwesenheit des Strahlungsabsorbers nicht durch die aktinische Strahlung, die von dem Strahlungsabsorber absorbiert wird, zersetzt wird, sondern in Anwesenheit des Strahlungsabsorbers und der aktinischen Strahlung, die von dem Strahlungsabsorber absorbiert wird, unter Bildung eines protonierten Produktes, das sich vom Strahlungsabsorber ableitet, zersetzt wird, wobei die farbbildende Zusammensetzung weiterhin einen sekundären Säurebildner enthält, der unter Bildung einer zweiten Säure thermisch zersetzbar ist, wobei die thermische Zersetzung des sekundären Säurebildners in Gegenwart der von der Supersäure-Vorstufe abgeleiteten Supersäure katalysiert wird, und der Leukofarbstoff sich unter Bildung eines gefärbten Materials in Anwesenheit der zweiten Säure verändert. Über nähere Einzelheiten eines derartigen Mediums vgl. die vorstehend genannte Internationale Anmeldung PCT/US 95/04401 (Veröffentlichungsnummer WO 95/27263), Seiten 19 bis 20.
Ein weiterer bevorzugter Typ einer ein Bild ergebenden Schicht zur Verwendung bei dem vorliegenden Verfahren ist in der Internationalen Anmeldung PCT/US 95/05130 (Veröffentlichungsnummer WO 95/29068) beschrieben. Die ein Bild ergebende Schicht ist ähnlich denjenigen, die in der vorstehenden genannten Internationalen Anmeldung PCT/US93/10215 (Veröffentlichungsnummer WO 94/10606) beschrieben sind, bei der jedoch ein Strahlungsabsorber in einer unprotonierten Form und einer protonierten Form verwendet wird, wobei die protonierte Form eine wesentlich größere substantielle Absorption im ersten Wellenlängenbereich als die unprotonierte Form hat. Über weitere Einzelheiten dieses Mediums und des damit verwendeten Bilderzeugungsverfahrens wird auf [die folgenden Druckschriften] verwiesen.
Eine besondere Form des in der vorstehend erwähnten Internationalen Anmeldung PCT/US 95/05130 beschriebenen Mediums kann als die ein Bild ergebende Schicht bei dem vorliegenden Filtererzeugungsverfahren besonders brauchbar sein, da sie es ermöglicht, dass Filterelemente mit den drei Farben bei der bildmäßigen Belichtung bei nur einer Wellenlänge erhalten werden können. Dieses Medium enthält:
eine erste säurebildende Schicht, enthaltend einen Strahlungsabsorber in der protonierten Form, eine Supersäure-Vorstufe und einen sekundären Säurebildner;
eine erste farbändernde Schicht, die in der Nähe der ersten säurebildenden Schicht angeordnet ist und eine Base und einen ersten Leukofarbstoff enthält, der sich hinsichtlich seiner Absorption von Strahlung Verändert, wenn er mit dem sekundären Säurebildner bei der säurekatalysierten Zersetzung des sekundären Säurebildners in der ersten säurebildenden Schicht in Berührung gebracht wird;
eine erste säurebeständige Zwischenschicht, die auf der ersten säurebildenden Schicht und der ersten farbändernden Schicht liegt;
eine zweite säurebildende Schicht, die auf der der ersten säurebeständigen Zwischenschicht und der ersten säurebildenden Schicht und der ersten farbändernden Schicht gegenüber liegenden Seite angeordnet ist, wobei die zweite säurebildende Schicht einen Strahlungsabsorber in unprotonierter Form, eine Supersäure-Vorstufe und einen sekundären Säurebildner enthält, wobei die zweite säurebildende Schicht weiterhin einen ersten Hilfs- Sensibilisator enthält, der die darin enthaltene Supersäure- Vorstufe durch aktinische Strahlung einer ersten Wellenlänge im zweiten Wellenlängenbereich zersetzbar macht, aber durch aktinische Strahlung mit einer zweiten Wellenlänge im zweiten Wellenlängenbereich nicht zersetzbar macht;
eine zweite farbändernde Schicht, die in der Nähe der zweiten säurebildenden Schicht und auf der der ersten säurebeständigen Zwischenschicht von der ersten säurebildenden Schicht und der ersten farbändernden Schicht gegenüber liegenden Seite angeordnet ist, wobei die zweite farbändernde Schicht eine Base und einen zweiten Leukofarbstoff enthält, der sich hinsichtlich seiner Absorption von Strahlung bei Berührung mit der sekundären Säure, die bei der säurekatalysierten Zersetzung des sekundären Säurebildners in der zweiten säurebildenden Schicht gebildet wird, verändert, wobei die Absorptionsänderung des zweiten Leukofarbstoffs verschieden ist von der des ersten Leukofarbstoffs;
eine zweite säurebeständige Zwischenschicht, die auf der der zweiten säurebildenden Schicht und der zweiten farbändernden Schicht von der ersten säurebeständigen Zwischenschicht gegenüber liegenden Seite angeordnet ist;
eine dritte säurebildende Schicht, die auf der der zweiten säurebeständigen Zwischenschicht von der zweiten säurebildenden Schicht und der zweiten farbändernden Schicht gegenüber liegenden Seite angeordnet ist, wobei die dritte säurebildende Schicht einen Strahlungsabsorber in unprotonierter Form, eine Supersäure-Vorstufe und einen sekundären Säurebildner enthält, wobei die dritte säurebildende Schicht weiterhin einen zweiten Hilfs- Entwickler enthält, der die darin enthaltene Supersäure-Vorstufe durch aktinische Strahlung der zweiten Wellenlänge im zweiten Wellenlängenbereich zersetzbar macht, aber durch aktinische Strahlung der ersten Wellenlänge im zweiten Wellenlängenbereich nicht zersetzbar macht; und
eine dritte farbändernde Schicht, die angrenzend an die dritte säurebildende Schicht und auf der der säurebeständigen Zwischenschicht von der zweiten säurebildenden Schicht und der zweiten farbändernden Schicht gegenüber liegenden Seite angeordnet ist, wobei die dritte farbändernde Schicht eine Base und einen dritten Leukofarbstoff enthält, der seine Strahlenabsorption bei Berührung mit der zweiten Säure, die bei der säurekatalysierten Zersetzung des sekundären Säurebildners in der dritten säurebildenden Schicht erzeugt wird, verändert, wobei die Absorptionsänderung des dritten Leukofarbstoffs sich von der des ersten und des zweiten Leukofarbstoffs unterscheidet.
Zweckmäßig sind bei dieser bevorzugten Ausführungsform eines Bilderzeugungsmediums derselbe Strahlungsabsorber, dieselbe Supersäure-Vorstufe und derselbe sekundäre Säurebildner in jeder der drei säurebildenden Schichten enthalten.
Diese Art von Bilderzeugungsmedium wird in der folgenden Weise mit einem Bild versehen. Zuerst wird das Medium von der Oberfläche, die sich näher an der dritten säurebildenden Schicht befindet, bildmäßig mit aktinischer Strahlung im ersten Wellenlängenbereich belichtet, wodurch in den belichteten Bereichen der ersten säurebildenden Schicht oder Phase oder Strahlungsabsorber mindestens einen Teil der Supersäure-Vorstufe zersetzt, und zwar unter Bildung von ungepufferter Supersäure in der ersten säurebildenden Schicht, ohne nennenswerte Erzeugung von ungepufferter Supersäure in der zweiten und in der dritten säurebildenden Schicht. Dann wird das gesamte Bildaufzeichnungsmedium mit Strahlung der ersten Wellenlänge im zweiten Wellenlängenbereich belichtet, wodurch ein Teil der Supersäure-Vorstufe in der zweiten säurebildenden Schicht zersetzt wird, um Supersäure zu erzeugen, und mindestens ein Teil des Strahlungsabsorbers in der zweiten säurebildenden Schicht in seine protonierte Form umgewandelt wird, ohne dass eine nennenswerte Erzeugung von Supersäure in der dritten säurebildenden Schicht stattfindet. Das Medium wird dann bildmäßig mit aktinischer Strahlung im ersten Wellenlängenbereich belichtet, wodurch in den belichteten Bereichen der zweiten säurebildenden Schicht oder Phase der Strahlungsabsorber veranlasst wird, mindestens einen Teil der Supersäure-Vorstufe unter Bildung von ungepufferter Supersäure in der zweiten säurebildenden Schicht zu zersetzen, ohne dass eine nennenswerte Erzeugung von ungepufferter Supersäure in der ersten und in der dritten säurebildenden Schicht erfolgt. Dann wird das gesamte Bilderzeugungsmedium mit Strahlung der zweiten Wellenlänge im zweiten Wellenlängenbereich belichtet, wodurch ein Teil der Supersäure-Vorstufe in der dritten säurebildenden Schicht zersetzt wird, um Supersäure zu bilden und mindestens einen Teil des Strahlungsabsorbers in der dritten säurebildenden Schicht in seine protonierte Form umzuwandeln. Dann wird das Medium bildmäßig mit aktinischer Strahlung im ersten Wellenlängenbereich belichtet, wodurch in den belichteten Bereichen der dritten säurebildenden Schicht oder Phase der Strahlungsabsorber veranlasst wird, mindestens einen Teil der Supersäure-Vorstufe zu zersetzen unter Bildung von ungepufferter Supersäure in der dritten säurebildenden Schicht, ohne nennenswerte Erzeugung von ungepufferter Supersäure in der ersten und der zweiten säurebildenden Schicht. Die beiden letzten Stufen des Bilderzeugungsverfahrens sind die Erhitzung des Mediums, um in den belichteten Bereichen der ersten, der zweiten und der dritten säurebildenden Schicht eine säurekatalysierte thermische Zersetzung des sekundären Säurebildners und die Bildung der sekundären Säure zu bewirken, und die Vermischung der Komponenten der ersten säurebildenden Schicht mit denen der ersten farbändernden Schicht, der Komponenten der zweiten säurebildenden Schicht mit denen der zweiten farbändernden Schicht und der Komponenten der dritten säurebildenden Schicht mit denen der dritten farbändernden Schicht zu bewirken, um auf diese Weise in den Bereichen des Mediums, das dreimal bildmäßig belichtet wurde, zu bewirken, dass die sekundären Säuren die Absorptionsänderungen des ersten, des zweiten und des dritten Leukofarbstoffs hervorrufen und auf diese Weise ein dreifarbiges Bild zu bilden.
Das erste und das zweite Trägerelement der bei dem vorliegenden Verfahren verwendeten Anordnung kann konventioneller Art sein, wobei planarisiertes (planparalleles) Glas verwendet wird. Um jedoch die Kosten der Trägerelemente zu vermindern, zieht man es vor, eines oder beide Trägerelemente aus einer Kunststofffolie herzustellen, wie es in der US-A-4,674,840 beschrieben ist. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das erste Trägerelement aus einem nicht planarisierten Glas gebildet, während das zweite Trägerelement aus einer Kunststofffolie, vorzugsweise aus Polyester, gebildet ist. Die Flexibilität des zweiten Trägerelements aus Kunststoff gleicht die Unregelmäßigkeiten des nicht planarisierten Glases aus, ohne dass die Dicke der Flüssigkristall-Schicht wesentlich verändert wird, während die Bildung des Farbbildners, nachdem die beiden Trägerelemente in die Anordnung eingebaut wurden, eine genaue Ausrichtung der Filterelemente zu den Elektroden trotz Abweichungen von der Planarität in der Flüssigkristall-Schicht gewährleisten.
Wie es den Fachleuten auf dem Gebiet der Herstellung von LCD- Vorrichtungen bekannt ist, benötigen diese Vorrichtungen zwei polarisierende Schichten mit orthogonalen Polarisationsrichtungen, damit die Flüssigkristallschicht den Durchgang des Lichts durch die Vorrichtung steuert. Üblicherweise werden die beiden polarisierenden Schichten auf den Außenflächen der Vorrichtung vorgesehen. Wenn Trägerelemente aus Glas verwendet werden, so bietet die Anwesenheit von Trägerelementen zwischen den polarisierenden Schichten und der Flüssigkristallschicht keine Probleme, da Glas optisch isotrop ist. Wenn jedoch, wie es in der vorstehend erwähnten US-A-4,674,840 erörtert ist, ein oder beide Trägerelemente aus Kunststoff sind, beeinträchtigt auch eine kleine Doppelbrechung in den verhältnismäßig dicken Trägerelementen sowie die mit dieser Doppelbrechung verbundene Polarisation die Leitungsfähigkeit der Anzeigevorrichtung. Wenn also die Trägerelemente aus Kunststoff eine Doppelbrechung zeigen, ist es erwünscht, die zugeordnete polarisierende Schicht zwischen dem Trägerelement und der (den) benachbarten Elektrode(n) anzuordnen. Insbesondere ist es bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, bei der das erste Trägerelement aus unebenem Glas und das zweite Trägerelement aus Kunststoff gebildet ist, erwünscht, dass eine polarisierende Schicht zwischen dem zweiten Trägerelement und der zweiten Elektrode angeordnet wird. Ein bevorzugter Typ einer polarisierenden Schicht ist eine lineare dichroitische polarisierende Schicht, enthaltend eine gestreckte Poly(vinylalkohol)-Folie, die Polyvinylen als lichtpolarisierende Spezies enthält, wie sie beispielsweise durch eine Verarbeitung mit Salzsäuredämpfen in an sich bekannter Weise hergestellt werden kann. Vorzugsweise wird ein solches polarisierendes Material zur weiteren Stabilisierung boratisiert. Verfahren zur Herstellung derartiger polarisierender Materialien sind in der US-A- 2,445,555 beschrieben. Das polarisierende Material kann durch Behandlung mit Organosilanen gegen Feuchtigkeit und Hitze Silanisiert werden, wie es in der US-A-4,759,611 beschrieben ist. Wie im einzelnen in dieser Patentschrift angegeben ist, vermindert eine solche Silanisierung Änderungen im physikalischen Aussehen und in der Leitfähigkeit der elektrisch leitenden Materialien, die in den Anzeigevorrichtungen verwendet werden, und verbessert auf die Weise die Lebensdauer der Vorrichtungen.
Die nach dem vorliegenden Verfahren hergestellten LCD-Vorrichtungen können vom Typ der einmal gescannten passiven Matrix sein (worin eine Vielzahl von ersten Elektroden und eine Vielzahl von zweiten Elektroden vorhanden ist, wobei die Elektroden jeder Gruppe parallel und langgestreckt sind und sich im rechten Winkel zu den Elektroden der anderen Gruppe erstrecken), vom Typ der zweimal gescannten passiven Matrix (die der einfach gescannten passiven Matrix ähnlich ist, mit der Ausnahme, dass eine Gruppe von Elektroden in zwei Untergruppen unterteilt ist, so dass sich die langgestreckten Elektroden in jeder Untergruppe nur über die Hälfte der Schirmabmessung erstrecken), oder vom Typ der aktiven Matrix (worin eine getrennte erste Elektrode für jedes Pixel der Vorrichtung vorgesehen und normalerweise nur eine zweite Elektrode vorhanden ist).
Obwohl sich die vorstehende Beschreibung in erster Linie mit dem Filterbildungsverfahren gemäß der Erfindung befasste, kann das Gitterbildungsverfahren gemäß der Erfindung selbstverständlich auch in einer sehr ähnlichen Weise durchgeführt werden, wobei im wesentlichen die gleichen farbbildenden Materialien und Belichtungstechniken angewendet werden, ausgenommen dass man, statt Gruppen von Filterelementen unterschiedlicher Farbe, die zu den ersten Elektroden ausgerichtet werden zu bilden, nur ein einziges opakes Gitter, das zu den Zwischenräumen zwischen den Pixeln ausgerichtet ist, bildet. Bei dem Gitterbildungsverfahren gemäß der Erfindung kann ein Farbfilter nach allen passenden Methoden, nicht nur nach dem Filterbildungsverfahren gemäß der Erfindung, erzeugt werden.
Nach einer bevorzugten Variante des Gitterbildungsverfahrens werden die Teile der Flüssigkristallschicht, die an die Filterelemente angrenzen, praktisch opak gegenüber der Strahlung gemacht, und die aktinische Strahlung wird durch die Flüssigkristallschicht geleitet, so dass die Belichtung der das Bild ergebenden Schicht nur in Teilen der das Bild ergebenden Schicht, die zu den Zwischenräumen zwischen den Filterelementen ausgerichtet sind, auftritt, wodurch diese Teile der das Bild ergebenden Schicht im wesentlichen opak werden und auf diese Weise das Gitter bilden.
Fig. 1 der beigefügten Zeichnungen zeigt einen schematischen Schnitt durch eine LCD-Vorrichtung (im allgemeinen mit 10 bezeichnet), die nach dem Filterbildungsverfahren gemäß der Erfindung hergestellt wurde. In Fig. 1 sind zur Erläuterung die Dicken der verschiedenen Schichten relativ zu ihren Breiten stark vergrößert dargestellt, und die relativen Dicken der Schichten sind nicht genau maßstabgerecht. Die Anzeigevorrichtung in Fig. 1 soll von oben betrachtet werden.
Die LCD-Vorrichtung 10 enthält eine erste Schutzschicht 12, eine erste polarisierende Schicht 14 und eine zweite Schutzschicht 16. Die Schutzschichten 12 und 16 sind aus einem Triacetat-polymer hergestellt und dienen zum Schutz der polarisierenden Schicht 14, die aus einem gestreckten (orientierten) Poly(vinylalkohol)-Film mit einer Dicke von etwa 1 mil (0,025 mm) hergestellt ist und die nach an sich bekannten Verfahren mit einem dichroitischen Farbstoff, wie Iod, angefärbt ist. Ein solches polarisierendes Material wird vorzugsweise auch boratisiert, um die Stabilität zu verbessern. Geeignete polarisierende Schichten dieses Typs können nach den in der US-RE. 23297 und der US-A- 4,166,871 angegebenen Verfahren hergestellt werden. Die Schutzschichten 12 und 16 und die polarisierende Schicht 14 werden kommerziell in Form eines polarisierenden Verbundfilters hergestellt, das auf das erste Trägerelement aufgebracht wird, nachdem die anderen Bestandteile der Anzeigevorrichtung zusammengebaut und das Farbfilter erzeugt wurde, wie nachstehend beschrieben ist.
Die Schichten 12, 14 und 16 werden mit Hilfe eines druckempfindlichen Klebstoffs 18 an einem Natrium-Sperrfilm 20 befestigt, der auf der rückseitigen Oberfläche einer Platte 22 aus unebenem Glas vorgesehen ist, die das erste Trägerelement der Anzeigevorrichtung darstellt. In der Praxis wird die Anzeigevorrichtung normalerweise zusammengebaut, während der Natrium-Sperrfilm 20 mit einem temporären Schutzfilm bedeckt ist (nicht dargestellt), der den Natrium-Sperrfilm 20 und die Glasplatte 22 während der Herstellung der Hauptteile der Anzeigevorrichtung 10 gegen Verunreinigung schützt, der aber dann abgezogen wird, um eine saubere Oberfläche auf dem Natrium-Trägerfilm 20 für die Aufnahme der Schichten 12, 14, 16 und 18 zu hinterlassen. Die vordere Oberfläche der Glasplatte 22 wird mit einem zweiten Natrium- Sperrfilm 24 versehen, der dazu dient, die Wanderung von Natriumionen aus dem Glas in die ersten Elektroden, wie sie nachstehend beschrieben sind, zu verhindern. (Der zweite Natrium- Sperrfilm 24 kann oft weggelassen werden, wenn die Anzeigevorrichtung 10 vom Typ der aktiven Matrix ist.)
Die Anzeigevorrichtung 10 ist vom Typ der aktiven Matrix und hat ein Gitter aus ersten Elektroden, eine für jedes Pixel der Vorrichtung, und eine einzige zweite Elektrode. Um die ersten Elektroden zu erzeugen, werden auf dem zweiten Natrium-Sperrfilm 24 eine Isolierschicht 26 aus Siliciumnitrid und eine Elektrodenschicht 28 aus Indium-Zinnoxid aufgebracht, die in einem Gittermuster geätzt ist, um die ersten Elektroden zu bilden. Dem Fachmann auf dem Gebiet der LCD ist geläufig, dass die Elektrodenschicht aus Indium-Zinnoxid durch eine Schicht aus einem anderen herkömmlichen Metall oder Metalloxid, einschließlich Silber, Gold, Indiumoxid oder dergleichen ersetzt werden kann, die nach jedem herkömmlichen Verfahren, z. B. durch Aufdampfen, Magnetronzerstäubung und durch Bombardieren mit einem Plasmagenerator oder dergleichen aufgebracht werden kann. Auf der vorderen Oberfläche der Elektrodenschicht 28 ist eine Polyimid- Orientierungsschicht 30 vorgesehen; diese Orientierungsschicht 30 hat die üblichen Funktionen, nämlich die Orientierung des Flüssigkristall-Materials zu fördern und die ersten Elektroden gegenüber dem Flüssigkristall-Material zu schützen. (Anstatt aus Polyimid kann die Orientierungsschicht 30 aus beliebigen üblichen Ausrichtungsmaterialien geformt sein, was durch bevorzugte Beschichtung, durch Aufdampfen, oder nach anderen Verfahren geschehen kann.) Die Orientierungsschicht 30 kann SiO&sub2; enthalten, das durch eine bevorzugte Dampfabscheidung abgeschieden wurde, oder eine Polyamidschicht, die anschließend gerieben oder poliert wird, um eine Orientierung in der gewünschten Richtung zu erzeugen: Die Orientierungsschicht 30 kann beispielsweise aus Poly(vinylalkohol) sein, und eine Dicke von etwa 500 Å haben. Andere geeignete Ausrichtungsmaterialien umfassen Polyvinylidenchlorid, Polyvinylacetal und die fluorierten Polymeren.
Angrenzend an die Orientierungsschicht 30 ist eine Flüssigkristallschicht 32 vorgesehen, die zwischen der Orientierungsschicht 30 und einer zweiten Ausrichtungsschicht 34, die im allgemeinen der Schicht 30 ähnlich ist, eingeschlossen ist. Die Ränder der Flüssigkristallschicht 32 sind durch eine Abdichtung (nicht dargestellt) eingeschlossen, die sich um den Umfang der Trägerelemente erstreckt und die eine rechteckige Form hat, mit Längen- und Breitenabmessungen, die die Fläche der Flüssigkristallschicht bestimmen. Die Abdichtung kann aus einem der vielen bekannten Materialien hergestellt sein, z. B. durch wärmeaktivierbare, druckempfindliche oder durch Strahlen aushärtbare Klebstoffe. Geeignete Klebstoffe umfassen Polyamid-, Polyester-, Polyurethan- und Polyvinyl-Klebstoffe, die vorher aufgedruckt und dann miteinander in Berührung gebracht werden können, so dass sie aneinander haften. Ein bevorzugter Abdichtungsklebstoff ist ein hitzeaktivierbares Gemisch aus Polyester- und Polyvinyl- Kleberverbindungen.
Im allgemeinen hat die Flüssigkristallschicht 32 eine Dicke von etwa 5 bis 50 um, gewöhnlich von 8 bis 12 um. Das Flüssigkristall-Material kann jede beliebige Zusammensetzung haben. Gute Ergebnisse können beispielsweise mit einem Flüssigkristall- Material vom verdrehten (twisted) nematischen Typ erhalten werden. Das Flüssigkristall-Material kann Zusätze, wie pleochroitische Farbstoffe oder dergleichen, enthalten. Falls gewünscht, kann die LCD versiegelt und gleichzeitig gefüllt werden, wobei die in der Internationalen Anmeldung PCT/US 84/02040 (WO 85/02915) angegebenen Verfahren angewendet werden können.
In der Fläche, die von der Flüssigkristallschicht 32 eingenommen wird, sind Abstandshalter eingefügt, die die Aufrechterhaltung der Dicke des Flüssigkristall-Materials begünstigen. Diese Abstandshalter können die Form von Stäben, Fasern oder Kugeln (in Fig. 1 mit 36 bezeichnet) haben, die mit dem Flüssigkristall- Material vermischt sind; sie können aber auch die Form von bedruckten polymeren Abstandshaltern (in Fig. 1 mit 38 dargestellt) haben, die durch lithographischen Druck, Tiefdruck oder Siebdruck beispielsweise eines in der Hitze schmelzenden Polyamids oder eines durch UV härtbaren Acrylats auf die Ausrichtungsschicht 30 gedruckt werden. Geeignete Abstandshalter und ihre Anwendung sind in der vorstehend genannten Internationalen Anmeldung PCT/US 84/02040 beschrieben.
Auf der der Flüssigkristallschicht 32 gegenüber liegenden Seite der zweiten Ausrichtungsschicht 34 ist die zweite Elektrode 40 angeordnet. Obwohl alle üblichen, vorstehend diskutierten Elektrodenmaterialien als zweite Elektrode 40 verwendet werden können, enthält diese zweite Elektrode vorzugsweise eine Anordnung von Schichten aus Titanoxid/Silber/Titanoxid oder Titanoxid/Silber/Gold/Titanoxid, wobei diese Schichten zweckmäßig durch Aufdampfen im Vakuum abgeschieden werden. Vorzugsweise enthält die Silberschicht zur Stabilisierung gegenüber den Umweltbedingungen eine kleine Menge an Gold, Platin oder eines ähnlichen Metalls. Eine Bahn aus Polyester kann in einer Reihe von Durchgängen über die Dämpfe von Titanoxid, Silber bzw. Titanoxid bewegt werden, um die gewünschten Schichten abzuscheiden.
Die nächste Schicht der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung ist eine zweite polarisierende Schicht 42. Die Vorrichtung 10 weist ein zweites Trägerelement 46 (nachstehend beschrieben) auf, das aus einem polymeren Material geformt ist; aus den vorstehend beschriebenen Gründen und wie in der vorstehend erwähnten US-A- 4,674,840 erläutert ist, ist es, wenn ein polymeres Trägerelement verwendet wird, erwünscht, die zugeordnete polarisierende Schicht "innerhalb" des Trägerelements anzubringen (d. h. zwischen dem Trägerelement und der Flüssigkristallschicht), damit die Polarisierung des Lichts, die durch Doppelbrechung im polymeren Trägerelement entsteht, nicht durch die Polarisation des Lichts durch die polarisierende Schicht gestört und die Wirksamkeit der Anzeigevorrichtung vermindert wird. Die zweite polarisierende Schicht 42 ist vorzugsweise aus einer gestreckten Poly(vinylalkohol)-Folie gebildet, die lichtpolarisierende Spezies aus Polyvinylen enthält, die beispielsweise durch Behandlung mit Salzsäuredampf erhalten werden kann, da diese Materialien weniger dazu neigen, unerwünschte Materialien in die Elektroden- oder Flüssigkristallschichten freizusetzen, als beispielsweise eine mit Iod gefärbte polarisierende Schicht. (Wie bereits angegeben, enthält die in den Fig. 1 und 2 dargestellten Anzeigevorrichtung 10 eine erste polarisierende Schicht 14, die außerhalb des ersten Trägerelements 22 angeordnet und aus gestreckten, mit einem dichroitischen Farbstoff angefärbten PVA-Film gebildet ist, und eine zweite polarisierende Schicht 42 innerhalb des zweiten Trägerelements, die durch einen gestreckten PVA-Film gebildet ist, der nichtpolarisierende Spezies aus Polyvinylen enthält, was gewöhnlich die bevorzugte Kombination von polarisierenden Schichten zur Verwendung in der vorliegenden Anzeigevorrichtung darstellt. Je nach der Natur der beiden verwendeten Trägerelemente, beispielsweise ob ein bestimmtes Trägerelement aus Glas oder Kunststoff ist und ob der Kunststoff doppelbrechend ist, kann aber auch jede polarisierende Schicht innen oder außen angeordnet sein, und jede kann von dem Typ sein, der einen dichroitischen Farbstoff enthält oder von dem Typ, der eine lichtpolarisierende Spezies aus Polyvinyliden enthält.)
Angrenzend an die zweite polarisierende Schicht 42 befindet sich die das Bild ergebende Schicht 44 vom Typ, wie er in der vorstehend genannten Internationalen Anmeldung PCT/US 95/05130 beschrieben ist, und die nachstehend in Verbindung mit Fig. 2 näher erläutert ist.
Die beiden letzten Schichten der Anzeigevorrichtung 10 umfassen das zweite Trägerelement 46 und ein Antireflexions-Überzug 48. Das zweite Trägerelement 46 ist aus einem durchsichtigen oder durchscheinenden Polyester, wie Poly(ethylenterephthalat), gebildet, zweckmäßig in Form eines biegsamen Folienmaterials, da es die Flexibilität des Polyesters ermöglicht, dass das zweite Trägerelement 46 die Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche des unebenen Glases ausgleicht, das das erste Trägerelement bildet. Polyester sind besonders brauchbar vom Standpunkt der geringen Kosten und leichten Zugänglichkeit sowie der leichteren Verarbeitbarkeit. Geeignete Poly(ethylenterephthalat)-Filme zur Bildung des zweiten Trägerelements sind von ICI Americas Inc., Wilmington, Delaware, USA, unter der Marke Mylar erhältlich. Ein besonders bevorzugtes Material zur Bildung des Trägerelements 22 wird von ICI Americas Inc. unter der eingetragenen Marke Kaladex vertrieben; dieses Material kann bei wesentlich höheren Temperaturen als andere Polyester verarbeitet werden und ist deshalb besonders brauchbar, wenn aufgrund der Art der das Bild ergebenden Schicht im Bilderzeugungsprozess eine Erhitzung erforderlich ist. Andere Materialien zur Bildung des zweiten Trägerelements 46 umfassen Celluloseester, wie Nitrocellulose, Celluloseacetat oder Celluloseacetat-Butyrat; Polyester, Polycarbonate, Vinylpolymere, wie Acrylharze, oder andere Polymere, die in einer folienartigen lichtdurchlässigen Form bereitgestellt werden können. Vorzugsweise hat das zweite Trägerelement 46 eine Dicke von etwa 7 mil (0,178 mm).
Der Antireflexions-Überzug 48 dient zur Verminderung einer Spiegelung auf der Anzeigevorrichtung, wodurch ein Bild auf der Vorrichtung leichter betrachtet werden kann. Ein bevorzugtes Material für diesen Überzug ist ein fluoriertes Polymer mit niedrigem Brechungsindex, das vorzugsweise mit einer optischen Dichte einer Viertelwellenlänge für sichtbares Licht aufgebracht ist. Geeignete fluorierte Polymere und Verfahren zu ihrer Aufbringung auf Polyester-Unterlagematerialien sind im einzelnen in der US- A-4,066,814 beschrieben.
Die in Fig. 1 dargestellte Anzeigevorrichtung 10 ist so gestaltet, dass sie von hinten beleuchtet werden kann; zu diesem Zweck wird sie mit der Schutzschicht 12 aufgebracht, die eine Wand einer Lichtbox bildet, die eine Beleuchtungsquelle, zweckmäßig eine fluoreszierende Platte, enthält. Wenn aber eine reflektierende Vorrichtung statt einer von hinten beleuchteten gewünscht wird, kann eine diffus reflektierende Schicht auf die freiliegende Oberfläche der Schutzschicht 12 (d. h. auf die untere Fläche dieser Schicht, wie in Fig. 1 dargestellt) aufgebracht werden.
Fig. 2 zeigt einen Teil der das Bild ergebenden Schicht 44 zusammen mit einem zweiten Trägerelement 46. Die verschiedenen Teilschichten der das Bild erzeugenden Schicht 24 (diese Teilschichten werden nachstehend der Einfachheit halber als "Schichten" bezeichnet) sind in der Vorrichtung 10 dargestellt und direkt auf das Trägerelement 46 aufgebracht; wenn jedoch ein direkter Auftrag nicht günstig ist, können diese Teilschichten auf einen dünnen Kunststofffilm aufgebracht werden, der dann mit dem Trägerelement 46 laminiert oder verklebt werden kann. Wird die das Bild ergebende Schicht direkt auf das Trägerelement 46 aufgetragen, wird das Trägerelement vorzugsweise mit einer Grundierschicht versehen, wie sie dem Fachmann bei der Herstellung von bilderzeugenden Medien bekannt sind, um die Haftung der das Bild ergebenden Schicht an dem Trägerelement zu verbessern.
Direkt auf dem Trägerelement 46 ist eine erste säurebildende Schicht 52 aufgebracht, welche enthält:
(a) eine Supersäure-Vorstufe, nämlich (4-Octyloxyphenyl)- phenyl-iodonium-hexafluorantimonat;
(b) einen Indikator-Sensibilisierungsfarbstoff der Formel
(die unprotonierte Form ist erhältlich von Yamada Chemicals, Kyoto, Japan); dieser Sensibilisierungsfarbstoff sensibilisiert die Supersäure-Vorstufe gegenüber sichtbarer Strahlung bei etwa 450 nm);
(c) einen sekundären Säuregenerator, der einer supersäurekatalysierten thermischen Zersetzung unterliegt, um eine zweite Säure zu bilden, wobei der sekundäre Säuregenerator die Formel
hat und
(d) ein Polystyrol-Bindemittel.
Auf der dem zweiten Trägerelement 46 gegenüber liegenden Seite der säurebildenden Schicht 52 ist eine erste farbändernde Schicht 54 vorgesehen, welche enthält:
(a) einen ersten Bildfarbstoff der Formel:
(erhältlich von Hilton Davis Co., 2235 Langdon Farm Road, Cincinnati, Ohio 45237, USA, unter der Handelsbezeichnung "Copikem 37"), der in Gegenwart einer Säure von farblos nach gelb umschlägt;
(b) Kupfer(II)acetat;
(c) eine Base, nämlich Kaliumacetat; und
(d) ein Bindemittel, enthaltend Acryloid B82 (erhältlich von Rohm & Haas, Philadelphia, Pennsylvania 19104, USA) und Poly(vinylalkohol); der Poly(vinylalkohol) dient sowohl als Bindemittel, als auch als Reduktionsmittel für den Fixierprozess.
Die säurebildende Schicht 52 und die farbändernde Schicht 54 enthalten beide ein Bindemittel mit einer Glasübergangstemperatur, die wesentlich über Raumtemperatur liegt.
Auf der ersten farbändernden Schicht 54 befindet sich eine säureundurchlässige Schicht 56, die verhindert, dass die in der zweiten säurebildenden Schicht 58 (vgl. unten) während der Bilderzeugung erzeugte Säure zu der ersten farbändernden Schicht 54 wandert. Auf der säureundurchlässigen Schicht 56 befindet sich eine zweite säurebildende Schicht 58, die dieselbe Supersäure- Vorstufe, denselben sekundären Säurebildner und dasselbe Bindemittel wie die erste säurebildende Schicht 52 enthält. Die zweite säurebildende Schicht 58 enthält jedoch in ihrer protonierten Form als Indikator-Sensibilisierungsfarbstoff 2,4,6-Tris(2,4- dimethoxyphenyl)pyridin, das die Supersäure-Vorstufe gegenüber sichtbaren Licht bzw. Licht im nahen Ultraviolett mit einer Wellenlänge von etwa 400 nm sensibilisiert.
Über der zweiten säurebildenden Schicht 58 liegt eine zweite farbändernde Schicht 60, die mit der ersten farbändernden Schicht identisch ist, ausgenommen, dass das "Copikem37" durch einen zweiten Bildfarbstoff der Formel
ersetzt ist (erhältlich von Hilton Davis Co. unter der Marke "Copikem 35"), der in Gegenwart einer Säure von farblos nach purpur umschlägt.
Die nächste Schicht des bilderzeugenden Mediums ist eine zweite säureundurchlässige Zwischenschicht 62, die mit der Schicht 56 identisch ist. Über der säureundurchlässigen Schicht 62 liegt eine dritte säurebildende Schicht 64, die dieselbe Supersäure- Vorstufe, denselben sekundären Säurebildner und dasselbe Bindemittel wie die erste bzw. die zweite säurebildende Schicht 52 bzw. 58 enthält. Diese dritte säurebildende Schicht 64 enthält jedoch keinen Indikator-Sensibilisierungsfarbstoff, sondern einen üblichen nichtbasischen polycyclischen aromatischen Sensibilisator, nämlich 1-Vinylpyren, das die Supersäure-Vorstufe gegenüber Ultraviolettstrahlung mit einer Wellenlänge von etwa 350 nm sensibilisiert. Über der dritten säurenbildenden Schicht 64 befindet sich eine dritte farbändernde Schicht 66, die mit der ersten farbändernden Schicht 54 identisch ist, ausgenommen, dass das "Copikem 37" durch einen dritten Bildfarbstoff der Formel
ersetzt ist, der in Gegenwart von Säure von farblos nach blaugrün umschlägt. Schließlich enthält die das Bild ergebende Schicht 44 eine Deckschicht 68, die die säurebildende Schicht und die farbändernde Schicht von der zweiten polarisierenden Schicht 42 isoliert.
Die in Fig. 1 dargestellte Anzeigevorrichtung wird vorzugsweise auf folgende Weise hergestellt. Alle Einzelkomponenten der Vorrichtung werden in der üblichen Weise vereinigt, wobei die Flüssigkristallschicht 32 sich in Position befindet und die ersten und zweiten Elektroden mit ihrer Steuervorrichtung (nicht dargestellt) und einer Stromquelle verbunden sind. Für den Zweck der erfindungsgemäßen Filterbildung können die ersten Elektroden in eine erste, zweite und dritte Gruppe unterteilt werden, wobei diese Gruppen schließlich roten, grünen bzw. blauen Filterelementen zugeordnet werden. Auf der ersten Stufe des Verfahrens wird die Steuervorrichtung so eingestellt; dass die dritte Gruppe der ersten Elektroden "eingeschaltet" ist und dementsprechend die Teile der Flüssigkristallschicht 32, die an diese dritte Gruppe der ersten Elektroden angrenzen, opak sind. Die Anzeigevorrichtung 10 wird durch die Oberfläche, die die erste polarisierende Schicht 14 trägt, mit einem kollimierten Strahl von blauem sichtbarem Licht mit einer Wellenlänge von etwa 450 nm beleuchtet. Da der Teil der Flüssigkristallschicht 32, der an die erste und die zweite Gruppe der ersten Elektroden angrenzt, noch durchsichtig ist, geht die 450 nm-Strahlung durch diese Teile der Flüssigkristallschicht 32 hindurch und bildet eine Säure in der ersten säurebildenden Schicht 52, wobei in dieser Schicht ein latentes Bild in Supersäure erzeugt wird, das den zu erzeugenden roten und grünen Filterelementen entspricht. Dann wird die zweite Gruppe der ersten Elektroden eingeschaltet, und die Anzeigevorrichtung 10 wird durch die Oberfläche, die die erste polarisierende Schicht 14 trägt, mit einem kollimierten Strahl von violettem sichtbarem Licht mit einer Wellenlänge von etwa 400 nm beleuchtet, wodurch in der zweiten säurebildenden Schicht 58 ein latentes Bild in Supersäure der zu bildenden roten und blauen Filterelemente erzeugt wird. Schließlich wird die erste Gruppe der ersten Elektroden eingeschaltet, und die Anzeigevorrichtung 10 wird durch die Oberfläche, die die erste polarisierende Schicht 14 trägt, mit einem kollimierten Strahl von Ultraviolettlicht mit einer Wellenlänge von etwa 350 nm beleuchtet, wodurch in der dritten säurebildenden Schicht 64 ein latentes Bild in Supersäure der zu bildenden grünen und blauen Filterelemente erzeugt wird.
Nach diesen drei Belichtungen wird die Vorrichtung 10 erhitzt, wodurch die Supersäure, die in den beleuchteten Bereichen der säurebildenden Schichten 52, 58 und 64 vorhanden ist, veranlasst wird, eine katalytische Zersetzung des sekundären Säurebildners zu bewirken, unter Bildung einer Menge an zweiter Säure, die wesentlich größer ist als die Menge der durch die Beleuchtungen erzeugten ungepufferten Supersäure. Durch die aufgebrachte Wärme wird auch die Temperatur der säurebildenden Schichten 52, 58 und 64 und der farbändernden Schichten 54, 60 und 66 über ihre Glasübergangstemperaturen erhöht, wodurch die in jeder säurebildenden Schicht vorhandenen Komponenten dazu gebracht werden, sich mit den in den zugeordneten farbändernden Schichten vorhanden Komponenten zu vermischen. Es werden also drei assoziierte Paare von säurebildenden und farbändernden Schichten "entwickelt" und fixiert, wie es in der vorstehend erwähnten Internationalen Anmeldung PCT/US 95/05130 angegeben ist, d. h. die Kupferverbindung zersetzt die verbleibende Supersäure-Vorstufe, und die Base neutralisiert die vorhandene ungepufferte Supersäure. In diesen belichteten Bereichen bewirkt die in der säurebildenden Schicht erzeugte zweite Säure eine Farbänderung des Bildfarbstoffs in der zugeordneten farbändernden Schicht, wodurch gelbe, purpurne und blaugrüne Bilder in den Schichten 54, 60 bzw. 66 erzeugt werden. In den unbelichteten Bereichen verbleibt die überschüssige Base, und der Bildfarbstoff bleibt farblos. Die säureundurchlässigen Zwischenschichten 56 und 62 verhindern, dass die ungepufferte Supersäure oder die zweite Säure, die in der zweiten und der dritten säurebildenden Schicht 58 bzw. 64 erzeugt werden, zu der ersten und der zweiten farbändernden Schicht 54 bzw. 60 wandern, wodurch eine Vermischung (crosstalk) der drei Bilder verhindert wird. Die Vermischung der Komponenten in jeder Doppelschicht (bilayer) bewirkt auch, dass die in jeder farbändernden Schicht vorhandene Base die protonierte Form des Sensibilisierungsfarbstoffs (in den Schichten, in denen Indikator- Sensibilisierungsfarbstoffe verwendet werden), die in den unbelichteten Bereichen der zugeordneten säurebildenden Schicht vorbanden ist, deprotoniert, wodurch die sichtbare Absorption, die durch den protonierten Sensibilisierungsfarbstoff bedingt ist, entfernt und die Den der Bilder auf einen niedrigen Wert herabgesetzt wird.
So ist also bei Beendigung dieser Erhitzungsstufe in den Bereichen der das Bild ergebenden Schicht, die über der ersten Gruppe von ersten Elektroden liegen, die Schicht 54 gelb gefärbt, die Schicht 60 purpur gefärbt, aber die Schicht 64 ist farblos, und die Kombination von gelb und purpur erzeugt rote Filterelemente. In ähnlicher Weise ist in Bereichen der das Bild ergebenden Schicht, die über der zweiten Gruppe von ersten Elektroden liegen, die Schicht 54 gelb gefärbt, die Schicht 60 farblos und die Schicht 64 blaugrün, wobei die Kombination von gelb und blaugrün grüne Filterelemente liefert. Schließlich ist in den Bereichen der das Bild ergebenden Schicht, die über der dritten Gruppe von ersten Elektroden liegen, die Schicht 54 farblos, die Schicht 60 purpur gefärbt und die Schicht 64 blaugrün gefärbt, wobei die Kombination von purpur und blaugrün blaue Filterelemente ergibt.
Wenn die Zwischenräume zwischen den ersten Elektroden gegenüber den belichtenden Strahlungen durchsichtig sind, erkennt man, dass die Bereiche der das Bild ergebenden Schicht 44, die über diesen Zwischenräumen liegen, bei allen drei Belichtungen belichtet werden. So entwickeln also während der Entwicklung und der Fixierung in den Bereichen über den Zwischenräumen alle drei farbbildenden Schichten Farbe, und die darüber liegenden Bereiche erscheinen schwarz, wodurch ein schwarzes Gitter erzeugt wird, das den Durchtritt von Licht durch die Zwischenräume zwischen den ersten Elektroden verhindert, wodurch der Kontrast der Anzeigevorrichtung verbessert wird.
Offensichtlich können zahlreiche Änderungen und Modifikationen des bevorzugten Verfahrens gemäß der Erfindung durchgeführt werden, ohne dass der Rahmen der Erfindung verlassen wird. Insbesondere kann es, obwohl in den bevorzugten Verfahren alle Komponenten der Anzeigevorrichtung vor der Bildung der Filterelemente vorhanden sind, in anderen Fällen zweckmäßig sein, gewisse Komponenten nach der Erzeugung der Filterelemente zuzusetzen. Beispielsweise kann, falls gewünscht, der Antireflexionsüberzug 48 auf das zweite Trägerelement 46 aufgebracht werden, nachdem die Filterelemente der das Bild ergebenden Schicht 44 erzeugt worden sind. Weiterhin können, wenn das Verfahren zur Ausrichtung der Filterelemente gegenüber den Elektroden es nicht erforderlich macht, dass beide polarisierenden Schichten vorhanden sind, wenn die Filterelemente erzeugt werden, die Schutzschichten 12 und 16 und die erste polarisierende Schicht 14 der Anzeigevorrichtung zugegeben werden, nachdem die Filterelemente gebildet worden sind.
Obgleich die bevorzugte, vorstehend beschriebene Anzeigevorrichtung ein erstes Element aus unebenem Glas und als zweites Trägerelement Kunststoff enthält, können, falls gewünscht, auch beide Trägerelemente aus Kunststoff sein, oder es kann auch ein planarisiertes Trägerelement verwendet werden. Die Anzeigevorrichtung gemäß der Erfindung kann, wenn es gewünscht wird, sogar aus zwei Glas-Trägerelementen hergestellt werden. In diesem Fall wird, da es im allgemeinen nicht zweckmäßig ist, die das Bild ergebende Schicht direkt auf ein Trägerelement aus Glas aufzubringen, die das Bild ergebende Schicht auf einen Kunststofffilm aufgebracht, wobei dieser Film entweder oberflächlich behandelt wurde oder eine Trennschicht enthält, wodurch gewährleistet wird, dass die das Bild ergebende Schicht nicht zu stark auf dem Film haftet. Nachdem die das Bild ergebende Schicht auf den Film aufgebracht wurde, wird eine Klebstoffschicht auf die das Bild ergebende Schicht aufgebracht, worauf der beschichtete Film mit dem Trägerelement aus Glas laminiert wird, so dass die Klebstoffschicht die das Bild ergebende Schicht fest mit dem Glas verklebt. Schließlich wird der Kunststofffilm von der das Bild ergebenden Schicht abgezogen und beseitigt, und die das Bild ergebende Schicht verbleibt fest an dem Trägerelement aus Glas.
Aus dem vorstehenden ergibt sich, dass die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Erzeugung eines Farbfilters in einer LCD- Vorrichtung bereitstellt, das nur eine kleine Anzahl von Stufen benötigt und das mit einer vollständig zusammengebauten Anzeigevorrichtung durchgeführt werden kann, wodurch die Gefahr, dass das Filter während der weiteren Verarbeitung oder während des Zusammenbaus geschädigt oder verunreinigt wird, umgangen wird. Weiterhin ist es bei bevorzugten Varianten des vorliegenden Verfahrens möglich, dass der Lichtverschlusseffekt der Flüssigkristall-Schicht selbst verwendet werden kann, um die Filterelemente zu den Pixeln der Vorrichtung auszurichten und ein schwarzes Gitter zwischen den Pixeln der Vorrichtung zu bilden, und zwar zur gleichen Zeit, wie die Filterelemente selbst erzeugt werden.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit einem Farbfilter, welches [folgende Stufen] umfasst:

Zusammenbau, in der angegebenen Reihenfolge, eines ersten Trägerelements, einer Vielzahl von ersten Elektroden, die an dem ersten Trägerelement befestigt sind, einer Flüssigkristall- Schicht, mindestens einer zweiten Elektrode, und eines zweiten, im Wesentlichen durchsichtigen Trägerelements,

dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten und dem zweiten Trägerelement eine ein Bild ergebende (imageble) Schicht angeordnet ist, die bei Belichtung mit aktinischer Strahlung drei verschiedene Farben bilden kann;

worauf die das Bild ergebende Schicht mit aktinischer Strahlung belichtet wird, um darin eine Vielzahl von Filterelementen mit der ersten, der zweiten und der dritten Farbe zu bilden, wobei diese Filterelemente zu den ersten Elektroden ausgerichtet sind, wodurch ein Farbfilter erzeugt wird, dass zwischen dem ersten und dem zweiten Trägerelement liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein sich wiederholendes Muster (feature) der ersten Elektroden nachgewiesen wird, und die Belichtung mit aktinischer Strahlung so gesteuert wird, dass die Filterelemente mit dem sich wiederholenden Muster in Deckung stehen.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einige der Filterelemente erzeugt werden, indem eine Potentialdifferenz zwischen einigen der ersten Elektroden und der zweiten Elektrode gebildet wird, während keine Potentialdifferenz zwischen den anderen der ersten Elektroden und der zweiten Elektrode angelegt wird, so dass einige Teile der Flüssigkristallschicht für Strahlung im Wesentlichen undurchlässig gemacht werden, und andere Teile der Flüssigkristallschicht für die Strahlung durchlässig gemacht werden, worauf die aktinische Strahlung durch die Flüssigkristallschicht geschickt wird, so dass eine Belichtung der das Bild ergebenden Schicht nur in Teilen der das Bild ergebenden Schicht in der Nähe der durchlässigen Teile der Flüssigkristallschicht stattfindet.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Potentialdifferenz zwischen ausgewählten ersten und zweiten Elektroden angelegt wird, wobei die Flüssigkristalle zwischen den ausgewählten Elektroden für Strahlung im Wesentlichen undurchlässig gemacht werden und ein sichtbares Muster in der Flüssigkristallschicht bilden; worauf mindestens ein Punkt (spot) der aktinischen Strahlung über die das Bild ergebende Schicht bewegt wird, um die Filterelemente zu bilden, während die Lage des Punktes der Strahlung relativ zum Muster in der Flüssigkristallschicht gesteuert wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die farberzeugende Zusammensetzung einen Strahlungsabsorber, der in der Lage ist, aktinische Strahlung zu absorbieren, und einen Leukofarbstoff enthält, der bei der Absorption von Strahlung durch den Strahlungsabsorber das gefärbte Material bildet.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlungsabsorber bei der Absorption der aktinischen Strahlung Wärme innerhalb der das Bild ergebenden Schicht erzeugt und dass der Leukofarbstoff thermisch reagiert, um das gefärbte Material zu bilden.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlungsabsorber bei der Absorption der aktinischen Strahlung in der das Bild erzeugenden Schicht Säure bildet, und dass der Leukofarbstoff beim Kontakt mit dieser Säure das gefärbte Material bildet.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die das Bild erzeugende Schicht weiterhin eine Supersäure- Vorstufe enthält, die durch Bestrahlung mit einer Wellenlänge, die kürzer ist als die der aktinischen Strahlung, die durch den Strahlungsabsorber absorbiert wird, zersetzbar ist, um eine Supersäure zu bilden, wobei die Supersäure-Vorstufe in Abwesenheit des Strahlungsabsorbers durch die vom Strahlungsabsorber absorbierte aktinische Strahlung nicht zersetzt wird, jedoch in Anwesenheit des Strahlungsabsorbers und der durch den Strahlungsabsorber absorbierten aktinischen Strahlung zersetzt wird, um ein protoniertes Produkt zu bilden, das sich vom Strahlungsabsorber ableitet, wobei die farbbildenden Zusammensetzung weiterhin einen sekundären Säuregenerator enthält, der thermisch zersetzbar ist, um eine zweite Säure zu bilden, wobei die thermische Zersetzung des zweiten Säuregenerators in Gegenwart der von der Supersäure-Vorstufe abgeleiteten Supersäure katalysiert wird, und der Leukofarbstoff sich verändert, um in Gegenwart der zweiten Säure das gefärbte Material zu bilden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlungsabsorber eine unprotonierte Form und eine protonierte Form besitzt, wobei die protonierte Form eine wesentlich größere substantielle Absorption im ersten Wellenlängenbereich als die unprotonierte Form hat.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Trägerelement eine Platte aus nicht geebnetem Glas und das zweite Trägerelement eine Kunststofffolie darstellt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine polarisierende Schicht zwischen dem zweiten Trägerelement und der zweiten Elektrode.

12. Verfahren zur Herstellung einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit einem Farbfilter, welches eine Vielzahl von beabstandeten Filterelementen enthält, wobei die Anzeigevorrichtung weiterhin ein im Wesentlichen opakes Gitter enthält, das die Abstände zwischen den beabstandeten Filterelementen bedeckt, wobei das Verfahren [folgende Schritte] umfasst:

dadurch gekennzeichnet, dass man auch das Farbfilter und eine bilderzeugende Schicht zusammenbaut, die beide zwischen dem ersten und dem zweiten Trägerelement angeordnet sind, wobei die bilderzeugende Schicht bei der Belichtung mit aktinischer Strahlung eine Änderung der Opazität erleidet; und

Belichtung ausgewählter Teile der bilderzeugenden Schicht mit aktinischer Strahlung, wobei Teile der bilderzeugenden Schicht zu den Zwischenräumen zwischen den Filterelementen im Wesentlichen opake zueinander ausgerichtet sind, wobei aber die Teile der bilderzeugenden Schicht, die zu den Filterelementen selbst ausgerichteten sind, im Wesentlichen durchsichtig sind, wodurch das Gitter gebildet wird.