DE69735611T2

DE69735611T2 - Herstellungsverfahren für Farbfilter und Flüssigkristallanzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE69735611T2
Application number: DE69735611T
Authority: DE
Inventors: Kenichi Ohta-ku Iwata; Fumitaka Ohta-ku Yoshimura; Hiroyuki Ohta-ku Suzuki; Nagato Ohta-ku Osano; Junichi Ohta-ku Sakamoto
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-08-08
Filing date: 1997-08-06
Publication date: 2007-05-03
Anticipated expiration: 2017-08-07
Also published as: DE69735611D1; CN1176393A; EP0823644B1; KR100297214B1; CN1102745C; JPH10142418A; US6042974A; JP3996979B2; TW405048B; KR19980018506A; EP0823644A3; EP0823644A2

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Herstellungsverfahren eines Farbfilters und insbesondere auf ein Farbfilter-Herstellungsverfahren, das Gebrauch von einem Tintenstrahl-Druckverfahren macht. Die gemäß der vorliegenden Erfindung produzierten Farbfilter werden auf dem Gebiet der Farb-Flüssigkristallanzeigeeinrichtungen o.ä. benutzt.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Herstellungsverfahren einer Flüssigkristallanzeigeeinrichtung.
Stand der Technik
Mit dem Vordringen der PC's, insbesondere der tragbaren PC's, in den letzten Jahren ist die Nachfrage nach Flüssigkristallanzeigeeinrichtungen, insbesondere Farb-Flüssigkristallanzeigeeinrichtungen, angestiegen. Es ist jedoch erforderlich, die Kosten der Farb-Flüssigkristallanzeigeeinrichtungen erheblich zu reduzieren, um deren weitere Ausbreitung zu sichern. Dem Bedürfnis nach Kostenreduzierung bei Farbfiltern kommt unter dem Blickwinkel der Gesamtkosten hohes Gewicht zu.
Als Verfahren zur Herstellung eines Farbfilters mit niedrigen Kosten wurde vorgeschlagen, Licht abschirmende schwarze Matrizen auf einer Glasbasis zu bilden und Tinten auf Zwischenräume der schwarzen Matrizen unter Benutzung eines Tintenstrahldruckers aufzubringen, um hierdurch die den Zwischenräumen entsprechenden Abschnitte der Basis zu färben. Im Hinblick auf dieses Verfahren wurden Materialien, die nur schwer mit Tinten zu benetzen sind und von denen die Tinten leicht zu entfernen sind, als Materialien für die schwarzen Matrizen untersucht, um erfolgreich die Tinten in Bereiche zwischen den schwarzen Matrizen zu füllen, die den jeweiligen Pixeln entsprechen.
Beispielsweise beschreibt die EP 0 665 449 – A1 ein Verfahren zur Herstellung eines Farbfilters, bei dem eine Farbvermischung durch Farbmischungs-Verhinderungswände zwischen den Pixeln verhindert wird.
Beispielsweise schlägt die JP-A-7-35917 ein Verfahren vor, bei dem für schwarze Matrizen ein Material mit einem Tinten-Kontaktwinkel von mindestens 20° benutzt wird, um schwarze Matrizen zu bilden, und die Tinten auf Zwischenräume der schwarzen Matrizen ausgetragen werden. In der JP-A-7-35915 wird vorgeschlagen, ein Material mit einem Kontaktwinkel zu Wasser von weniger als 40° als Material für schwarze Matrizen zu verwenden. In der JP-A-6-347637 wird vorgeschlagen, kritische Oberflächenspannungen einer Basis-Oberfläche, der Tinten und einer schwarzen Matrix-Oberfläche so einzustellen, dass gilt: Basis-Oberfläche > Tinten > schwarze Matrix-Oberfläche, und ihre kritische Oberflächenspannungen so einzustellen, dass die schwarze Matrix-Oberfläche unterhalb von 35 dyn/cm liegt, die Basis-Oberfläche nicht unterhalb von 35 dyn/cm liegt und die Tinten sich um mindestens 5 dyn/cm sowohl von der Basis-Oberfläche, als auch der schwarzen Matrix-Oberfläche unterscheiden. In all diesen Beispielen wird vorgeschlagen, dass eine Fluor-Verbindung oder eine Silicium-Verbindung in Materialien für die schwarzen Matrizen enthalten ist, um den Materialien ein hohes Wasserabstoßungsvermögen zu verleihen.
Desweiteren schlägt die JP-A-4-121702 ein Verfahren zur Bildung von Bänken mit Lösemittel-Affinität entgegen gesetzt zu dem einer Basis und zum Einfüllen von Tinten zwischen den Bänken vor. Es wird jedoch keine detaillierte Beschreibung der Materialien gegeben.
Wenn eine Fluor-Verbindung oder eine Silicium-Verbindung, welche Wasser abstoßend ist, in ein Material für schwarze Matrizen – wie bei diesen Beispielen – gemischt wird, wird jedoch das Wasserabstoßungsmittel im Material für die schwarzen Matrizen beim Nachbacken, welches einen letzten Schritt zur Bildung eines schwarzen Matrix-Musters darstellt, verdampft und haftet dünn an der Oberfläche einer Glasbasis, die den Bereichen zwischen den schwarzen Matrizen entspricht. Andererseits werden auch dann, wenn kein Wasser abstoßendes Mittel hinzu gefügt ist, niedermolekulare organische Substanzen, die im Material für die schwarzen Matrizen enthalten sind, verdampft und haften in ähnlicher Weise an der Glasoberfläche. In jedem Falle kommt es dazu, dass die Glasoberfläche Wasser abstoßende Eigenschaften zeigt, was zu dem Problem führt, dass beim Auftragen von Tinten auf Abschnitte der Glasbasis, die den Zwischenräumen schwarzer Matrizen entsprechen, wobei diese Abschnitte als Pixel dienen sollen, ein Anhaften der Tinten daran verhindert wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben erwähnten Umstände gemacht und hat als Aufgabe die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines Farbfilters, bei dem keine Blasenbildung der Tinte beim Aufbringen von farbigen Tinten auf Zwischenräume von schwarzen Matrizen durch einen Tintenstrahl o.ä. auftritt, so dass sie gleichmäßig gefärbt werden, wodurch ein von Defekten und Unregelmäßigkeiten freies und ein hohes Kontrastverhältnis aufweisendes Farbfilter hergestellt wird, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Flüssigkristallanzeigeeinrichtung, die mit einem solchen Farbfilter ausgerüstet ist.
Die genannten Aufgaben werden durch ein Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 13 gelöst.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F und 1G stellen die Schritte zur Herstellung eines Farbfilters gemäß der vorliegenden Erfindung dar.
2 ist eine Querschnittsdarstellung, die den Aufbau einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung darstellt.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Um zu verhindern, dass sich in benachbarten Pixelflächen vorhandene Tinten miteinander über eine schwarze Matrix hinweg mischen, wenn Abschnitte einer Basis, die Zwischenräumen der schwarzen Matrizen entsprechen, mit roter, grüner und blauer, Wasser basierter Tinte bei der Herstellung eines Farbfilters gefärbt werden, ist es erforderlich, dass die schwarzen Matrizen mit einem schwer zu benetzenden Material gebildet werden, das heißt, dass sie eine niedrigere Oberflächenenergie als die Tinten haben. Andererseits ist es, um die Tinten über die jeweiligen Pixelflächen, die durch die schwarzen Matrizen abgeteilt sind, vollständig auszubreiten, um ein Farbfilter mit gutem Kontrast zu erhalten, erforderlich, dass die Oberflächen der Pixelflächen mit Tinten leicht zu benetzen sind, das heißt, dass die Oberflächenenergie der Pixelflächen höher als die jenige der Tinten ist. Daher ist es erforderlich, dass eine bestimmte Differenz in der Benetzbarkeit durch Tinten zwischen den schwarzen Matrizen und den durch die schwarzen Matrizen abgeteilten Pixelflächen besteht. Die Benetzbarkeit durch Wasser basierte Tinten kann durch die Oberflächenenergie oder den Kontaktwinkel von Wasser ausgedrückt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann auch dann, wenn eine Differenz der Oberflächenenergie zwischen schwarzen Matrizen und durch die schwarzen Matrizen abgeteilten Zwischenräumen infolge eines Schrittes des Aufheizens der schwarzen Matrizen auf hohe Temperatur, die etwa beim Nachbacken Nachbildung der schwarzen Matrizen, geringer wird, die Oberflächenenergie der Zwischenräume der schwarzen Matrizen erhöht (der Kontaktwinkel mit Wasser klein gemacht) werden kann, indem eine Oberflächenmodifizierungsbehandlung ausgeführt wird, welche die Differenz in der Oberflächenenergie zwischen den Zwischenräumen und den schwarzen Matrizen vergrößert. Folglich erlaubt die vorliegende Erfindung das Aufbringen von Farbtinten auf Zwischenräume der schwarzen Matrizen, um die Zwischenräume ebenmäßig zu färben, ohne eine Blasenbildung der Tinte zu bewirken, wodurch ein von Defekten und Unregelmäßigkeiten freies Farbfilter mit hohem Kontrast erzeugt wird.
Als Material zur Bildung der schwarzen Matrizen bei der vorliegenden Erfindung kann entweder eine schwarze lichtempfindliche Harzzusammensetzung oder eine schwarze, nicht lichtempfindliche Harzzusammensetzung verwendet werden. Um das Wasserabstoßungsvermögen zu verbessern, ist es von Vorteil, ein Harz mit einer Gruppe zu verwenden, welche in einem nachfolgenden Schritt leicht auf- bzw. abgespalten werden kann, etwa einer Methylgruppe an der Seitenkette. Ein solches Material ist ein Material für schwarze Matrizen, welches allgemein eine Wärmebehandlung zur Bildung der schwarzen Matrizen erfordert, und es ist derart, dass Wasser abstoßende, unreagierte Substanzen (beispielsweise ein Fotopolymerisations-Initiator und eine Monomerkomponente) ein zur Verbesserung der Haftung an der Basis hinzugefügtes Silan-Haftmittel, ein organisches Lösungsmittel als Lösungsmittel o.ä. während der Wärmebehandlung aus dem Material für die schwarzen Matrizen ausdampft, wodurch das Wasserabstoßungsvermögen der Zwischenräume zwischen den schwarzen Matrizen erhöht wird und deren Benetzbarkeit für Tinte verschlechtert wird. Jedoch kann ein solches Material bei der vorliegenden Erfindung in geeigneter Weise benutzt werden.
Die schwarze lichtempfindliche Harzzusammensetzung weist ein schwarzes Pigment oder einen Farbstoff und ein lichtempfindliches Material auf und kann optional ein nicht lichtempfindliches Harz enthalten. Die Harzzusammensetzung ist in einem gemischten Lösungsmittel dispergiert, welches aus einem niedrig siedenden organischen Lösungsmittel und einem hoch siedenden organischen Lösungsmittel zusammengesetzt ist, wenn sie auf die Basis aufgebracht wird.
Carbonschwarz oder ein schwarzes organisches Pigment können als schwarzes Pigment benutzt werden.
Das lichtempfindliche Material kann zum Gebrauch aus UV-Resistenten, DEEP-UV-Resisten, Harzen vom UV-harzenden Typ o.ä. gewählt werden.
Beispiele für UV-Resister schließen Resiste vom negativen Typ, wie etwa Resiste vom Typ der zyklisierten Polyisopren-aromatischen Bisazite und Resiste vom Typ der Phenolharz-aromatischen Azidverbindungen ein, sowie Resiste vom positiven Typ, wie etwa Resiste vom Novolak-Harz-Diazonaphthoquinon-Typ.
Beispiele der DEEP-UV-Resiste schließen Resiste vom positiven Typ, wie etwa Schalungs-zersetzbare Polymerharze, wie Polylmethyl-methacrylat), Poly(styrensulfon), Poly(hexafluorbutyl-methacrylat), Poly(methylisopropenylketon) und bromiertes Poly(1-trimethyl-silyl-propyn), sowie Harze vom positiven Auflösungsinhibitor-Typ, wie etwa O-Nitrobenzylcholate, sowie Resiste vom negativen Typ, wie etwa Poly(vinylphenol-3,3'-diazid-diphenylsulfon) und Poly(glyzidyl-methacrylat).
Beispiele der UV-härtenden Harze sind Polyesteracrylate, Polyepoxyacrylate und Polyurethanacrylate, welche zwei bis 10 Gew.-% eines oder mehrerer Photopolymerisations-Initiatoren enthalten, die aus Benzophenon und dessen substituierten Derivaten, Benzoin und dessen substituierten Derivaten, Acetophenon und dessen substituierten Derivaten sowie aus Benzil gebildeten Verbindungen vom Oxim-Typ o.ä. ausgewählt sind.
Ein Wasser abstoßendes Mittel kann in den schwarzen Matrizen enthalten sein, um deren Wasserabstoßungsvermögen zu erhöhen.
Im Falle, dass eine solche schwarze lichtempfindliche Harzzusammensetzung benutzt wird, kann ein Farbfilter beispielsweise gemäß einer Folge von Schritten gebildet werden, wie sie in den 1A bis 1G illustriert sind. Die 1A bis 1G entsprechen den nachfolgenden Schritten (a) bis (g).

(a) Eine schwarze lichtempfindliche Harzzusammensetzung 2 wird auf eine transparente Basis 1 aufgebracht. Als Beschichtungsverfahren können verschiedene Verfahren, wie das Schleuderbeschichten, das Walzenbeschichten und das Eintauchbeschichten, genutzt werden. Die Dicke der Beschichtung ist eine Dicke, welche zur Erreichung der erforderlichen Lichtabschirmfähigkeit ausreicht, und beträgt beispielsweise etwa 1 μm. Als transparente Basis wird beispielsweise oft Glas verwendet. Es kann jedoch auch eine Kunststofffolie oder eine Schichtplatte benutzt werden. Falls erforderlich, kann eine dünne Schicht zur Verbesserung der Haftung vorab auf der transparenten Basis gebildet werden, um die Haftung zwischen der transparenten Basis und den schwarzen Matrizen und Farbtinten zu verbessern.
(b) Die aufgebrachte Schicht 2 wird beispielsweise unter Nutzung einer Hot Plate vorgehärtet und mittels eines Belichtungssystems belichtet, welches Licht mit einer der Empfindlichkeit der lichtempfindlichen Harzzusammensetzung entsprechenden Wellenlänge aussendet, so wie einer Maske 3 mit einem vorbestimmten Muster.
(c) Wenn die lichtempfindliche Harzzusammensetzung vom negativen Typ ist, werden Abschnitte der Deckschicht 2, die im Belichtungssystem durch die Maske abgeschirmt wurden, bei Entwicklung in einer Entwicklerlösung aufgelöst, wodurch die Oberfläche der Basis frei gelegt wird, und die belichteten Abschnitte bleiben als schwarzes Matrix-Muster 2 stehen. Die so entwickelte Deckschicht wird gereinigt, indem die Entwicklerlösung ausgewaschen wird.
(d) Die verbleibende Deckschicht wird einem Aufheizen unter einer Trocknungsbehandlung (Nachbacken) unterzogen, um die Deckschicht vollständig zu härten und dadurch die schwarzen Matrizen zu bilden. Bei der vorliegenden Erfindung bedeutet die vollständige Härtung eine Behandlung, durch die eine Lösungsmittelkomponente in den schwarzen Matrizen nahezu verdampft wird und die schwarzen Matrizen fest an der Oberfläche der Basis anhaften.
(e) Die Oberfläche der Glasbasis, die den Zwischenräumen 4 zwischen den schwarzen Matrizen entspricht, wird einer den Oberflächenzustand modifizierenden Behandlung unterzogen. Die den Oberflächenzustand modifizierende Behandlung wird unmittelbar vor Aufbringen von Tinten ausgeführt.
(f) Tinten 5 vorbestimmter Farben, beispielsweise R (Rot), G (Grün) und B (Blau) werden auf die Zwischenräume der schwarzen Matrizen aufgebracht. Als Verfahren zum Auftragen der Tinten kann ein allgemein übliches Druckverfahren, wie etwa der Offsetdruck, der Tiefdruck oder der Siebdruck, benutzt werden. Es ist jedoch von besonderem Vorteil, den Tintenstrahldruck unter Einsatz eines Tintenstrahldruckers zu benutzen, da deshalb, weil keine Druckplatte beim Druck verwendet wird, durch Steuerung des Durchmessers eines Tintentröpfchens eine Mustererzeugung mit hoher Präzision ausgeführt werden kann. Als hierfür benutzte Tinten können Tinten, die durch die schwarzen Matrizen leicht abgestoßen werden und die Pixelflächen zwischen den schwarzen Matrizen leicht benetzen können, geeignet zum Gebrauch ausgewählt werden. Die Oberflächenenergie (Oberflächenspannung) der Tinten liegt allgemein innerhalb eines Bereiches zwischen 30 und 70 dyn/cm. Solche Tinten können entweder Farbstoff-basierte Tinten oder Pigmentbasierte Tinten sein. Das Lösungsmittel für die Tinten besteht hauptsächlich aus Wasser und kann ein hydrophiles organisches Lösungsmittel o.ä. enthalten.

Es ist von Vorteil, Tinten vom thermisch härtenden (Thermosetting-) Typ als Tinten zu benutzen, weil es dann keiner speziellen Mittel, außer einer Heizeinrichtung bedarf.
Ein Material, welches unter den gleichen Temperaturbedingungen wie bei der vollständigen Aushärtung der schwarzen Matrizen härtbar ist, ist als thermisch härtende Komponente in den Tinten bevorzugt. Es kann zum Gebrauch geeignet aus Acrylharzen, Epoxidharzen, Phenolharzen, Enethiol o.ä. ausgewählt werden. Daneben können auch Materialien gemäß den geforderten Verarbeitungstemperaturen benutzt werden, die durch Einbau eines aromatischen Amins, eines Säureanhydrids o.ä. in die obigen Harze erhalten werden.

(g) Die Tinten werden durch Erwärmung vollständig ausgehärtet.

Im Schritt (d) wird ein Erwärmen auf allgemein zwischen 150 und 250°C ausgeführt. Daher werden die Wasser abstoßende Komponente oder andere organische Komponenten aus dem Material für die schwarzen Matrizen ausgedampft und härten an der Glasoberfläche der Pixelflächen an. Aus diesem Grunde bekommt die Glasoberfläche in den Zwischenräumen der schwarzen Matrizen einen Zustand, der durch die Tinten zu schwer zu benetzen ist, um die Tinten vollständig darauf auszubreiten. Wenn jedoch die den Oberflächenzustand modifizierende Behandlung gemäß Schritt (e) ausgeführt wird, um die an der Glasoberfläche anhaftende, Wasser abstoßende Komponente zu entfernen, kann eine leicht zu benetzende Oberfläche erhalten werden.
Andererseits kann auch eine nicht lichtempfindliche Harzzusammensetzung, die ein schwarzes Pigment oder einen schwarzen Farbstoff und ein nicht lichtempfindliches Harz enthält, als Material zur Ausbildung der schwarzen Matrizen benutzt werden. Die schwarze, nicht lichtempfindliche Harzzusammensetzung wird in einem geeigneten Lösungsmittel dispergiert, wenn sie auf die Basis aufgebracht wird.
Beispiele des nicht-lichtempfindlichen Harzes sind Polyimid, Acrylmonomere und Urethanacrylate.
Bei den Produktionsschritten eines Farbfilters kann in diesem Falle ein Schwarze-Matrix-Muster durch Ausbilden einer Deckschicht aus der schwarzen, nicht-lichtempfindlichen Harzzusammensetzung mit einer Dicke von etwa 1 μm auf der Basis auf gleiche Weise wie in dem Falle, dass die lichtempfindliche Harzzusammensetzung benutzt wird, und anschließende Nutzung des Fotoresists als Maske und Ätzen des Materials für die schwarzen Matrizen ausgebildet werden. Das Muster kann auch durch Abheben (Lift-Off) unter Einsatz eines Fotoresists gebildet werden. Danach kann das Farbfilter gemäß dem erwähnten Schritt (d) und den nachfolgenden Schritten hergestellt werden.
Die sich auf die vorliegende Erfindung beziehende den Oberflächenzustand modifizierende Behandlung umfasst alle Verfahren, bei denen die Oberflächenenergie (allgemein bestimmte Mittels des Zisman-Plot-Verfahrens) der Glasbasis entsprechend den Zwischenräumen der schwarzen Matrizen erhöht wird und durch die die Oberflächenenergie der Glasbasis, die den Zwischenräumen zwischen den schwarzen Matrizen entspricht, erhöht wird, so dass eine Differenz im Kontaktwinkel mit Wasser zwischen den schwarzen Matrizen und den den Zwischenräumen entsprechenden Abschnitten der Glasbasis mindestens 15°, bevorzugt mindestens 40°, beträgt.
Beispiele solcher Verfahren sind eine Reinigungsbehandlung, eine UV-Ozon-Behandlung, eine mit Korona-Entladungsbehandlung und eine Ätzbehandlung einer Basisoberfläche.
Als Reinigungsbehandlung ist eine Alkali-Reinigungsbehandlung bevorzugt. Beispiele hierfür können eine Reinigung unter Einsatz eines kommerziell verfügbaren Reinigungsmittels, wie etwa Sun Wash TL-30 (Handelsname, Produkt der Lion Corporation), CM-10L (Handelsname, Produkt der NEOS Co., Ltd.) oder DK B-Clear CW-5524 (Handelsname, Produkt der Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) oder eines alkalischen oberflächenaktiven Mittels, wie etwa Ethylendiamin, einschließen.
Die UV-Ozonbehandlung ist eine Behandlung unter Einsatz einer Vorrichtung, die Ozon mittels UV-Strahlung erzeugt, durch welches die Wasser abstoßende Komponente und organische Komponenten auf der Basisoberfläche durch den Effekt der UV-Strahlung und/oder des Ozons entfernt werden. Da das Wasserabstoßungsvermögen der Oberfläche der schwarzen Matrix durch diese Behandlung auch in gewissem Grade verringert wird, kann nach der UV-Ozonbehandlung eine Wärmebehandlung ausgeführt werden, um das Wasserabstoßungsvermögen der Oberfläche der schwarzen Matrix wieder herzustellen. Danach kann eine Alkali-Reinigung weiter ausgeführt werden, um die Wasser abstoßende Komponente und organische Komponenten zu entfernen, die infolge dieser Wärmebehandlung wieder angehaftet sind. In jedem Falle werden diese Wärmebehandlung und die nachfolgende Alkali-Reinigungsbehandlung optional so ausgeführt, dass eine Differenz in der Oberflächenenergie zwischen der Oberfläche der schwarzen Matrix und der Oberfläche der Glasbasis, die den durch die schwarzen Matrizen abgeteilten Zwischenräumen entspricht, so groß wie möglich wird, wodurch ihre Oberflächen optimale Oberflächenprofile, entsprechend der Oberflächenenergie der eingesetzten Tinten erhalten.
Die Korona-Entladungsbehandlung ist eine Behandlung unter Einsatz einer Korona-Entladungseinrichtung zur Entfernung der Wasser abstoßenden Komponente und der organischen Komponenten von der Basis-Oberfläche. In diesem Falle können auch eine Wärmebehandlung und eine nachfolgende Alkali-Reinigungsbehandlung auf die gleiche Weise ausgeführt werden, wie oben beschrieben.
Die Ätzbehandlung ist eine Behandlung zur Entfernung der Wasser abstoßenden Komponente, die an der Glasoberfläche anhaftet, um die Oberfläche durch die Tinten leicht benetzbar zu machen.
Es bestehen keine besonderen Beschränkungen hinsichtlich des Ätzgrades, so lange die an der Oberfläche der transparenten Basis anhaftende Wasser abstoßende Komponente entfernt wird, wodurch die Basis-Oberfläche leicht durch die Tinten benetzbar gemacht wird. Der Ätzgrad beträgt jedoch bevorzugt 0,05–0,15 μm. Wenn der Ätzgrad kleiner als 0,05 μm ist, wird er oft unzureichend, so dass tendenziell Farb-Unregelmäßigkeiten beim Färben infolge einer ungenügenden Benetzung der Oberflächen der Pixelflächen auftreten. Andererseits erlaubt jeder Grad oberhalb von 0,15 μm die Erzielung einer gleichmäßigen Benetzung, er erfordert jedoch eine längere Ätzzeit, so dass sich in der Serienproduktion eine Erhöhung der Produktionskosten ergibt.
Als Prozeß zum Ätzen der transparenten Basis ist unter dem Kosten-Gesichtspunkt ein Nass-Verfahren unter Einsatz einer Säure oder Base bevorzugt, während ein Trockenätzverfahren, wie etwa das reaktive Ionenätzen oder das reverse Sputtern, unter dem Gesichtspunkt der Reproduzierbarkeit o.ä. bevorzugt ist.
2 stellt einen Querschnitt einer TFT-Farb-Flüssigkristallanzeigeeinrichtung dar, in den das Farbfilter gemäß der vorliegenden Erfindung eingebaut wurde. Die Farb-Flüssigkristallanzeigeeinrichtung wird allgemein durch Vereinigung eines Farbfilter-Substrates 1 mit einer gegenüber hiervon angeordneten Basis 14 und Einschließen einer Flüssigkristallzusammensetzung 12 in einem Zwischenraum zwischen diesen gebildet. TFT (die nicht dargestellt sind) und eine transparente Pixelelektrode 13 sind in Form einer Matrix in einer Basis 14 der Flüssigkristallanzeigeeinrichtung gebildet. Ein Farbfilter 9 ist in einer Position gegenüber liegend zur Pixelelektrode 13 derart vorgesehen, dass Färbematerialien der Farben R, G und B angeordnet sind. Eine transparente Gegenelektrode (gemeinsame Elektrode) 10 ist über dem Farbfilter 9 gebildet. Schwarze Matrizen sind allgemein auf der Seite des Farbfiltersubstrates gebildet. Weiterhin sind in den Oberflächen beider Basen Ausrichtungs-Schichten 11 gebildet. Flüssigkristallmoleküle können in einer fest vorgegebenen Richtung dadurch ausgerichtet werden, dass diese Schichten einer Reib-Behandlung unterzogen werden. Polarisierende Platten 15 sind auf die äußeren Oberflächen beider Glasbasen aufgebunden. Die Flüssigkristallzusammensetzung 12 wird in einen Zwischenraum (zwischen 2 und 5 μm) zwischen diese Glasplatten eingefüllt. Als Rückbeleuchtung 16 wird allgemein eine Kombination aus einer Fluoreszenzlampe und einer Streuplatte (beide nicht gezeigt) benutzt. Die Flüssigkristallzusammensetzung funktioniert als Verschluss zur Änderung der Flüssigkeit für die Strahlen von der Rückbeleuchtung 16, wodurch eine Anzeige erzeugt wird. Die Bezugsziffern 2, 4 und 6 bezeichnen schwarze Matrizen, farbige Abschnitte bzw. eine Schutzschicht.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend detaillierter anhand der folgenden Beispiele beschrieben, wobei die Beispiele 3, 4 und 10 Vergleichsbeispiele sind.
Beispiel 1:
Nachdem eine Glasbasis einer Alkali-Ultraschall-Reinigung unter Einsatz einer 2 %-igen wässrigen Lösung von Natriumhydroxid und anschließend einer UV-Ozonbehandlung unterzogen wurde, wurde ein Resistmaterial (eine Resist-Tinte vom negativen Typ für schwarze Matrizen, V-259 BK739P, Handelsname, Produkt der Nippon Steel Chemical Co., Ltd.), die Carbonschwarz aufweist, durch einen Schleuderbeschichter auf die Glasbasis aufgebracht, so dass sich eine Schichtdicke von 1 μm ergab. Diese Basis wurde auf 80°C für 180 Sekunden auf einer Hot Plate erwärmt, um den Resist vorzuhärten.
Die so gebildete Resistschicht wurde einem Proximity-Belichtungssystem mittels eines DEEP-UV-Belichtungssystems und einer Maske mit einem vorbestimmten Muster unterzogen und dann unter Einsatz eines Schleuder-Entwicklers mit einer Entwicklerlösung entwickelt, die aus einer wässrigen Lösung einer anorganischen Base bestand. Die so entwickelte Resistschicht wurde mit gereinigtem Wasser weiter gewaschen, um die Entwicklerlösung vollständig zu entfernen und in einem Rein-Ofen für 30 Minuten bei 200°C erhitzt, um den Resist vollständig zu härten, wodurch schwarze Matrizen eines vorbestimmten Musters erhalten wurden.
In diesem Zustand wurde der Kontaktwinkel der Oberfläche der schwarzen Matrizen mit Wasser gemessen. Im Ergebnis wurde festgestellt, dass der Kontaktwinkel 75° betrug und die Oberfläche folglich einen kaum benetzbaren Zustand hatte. Andererseits war der Kontaktwinkel der Glasoberfläche in Zwischenräumen zwischen den schwarzen Matrizen mit Wasser 68°; deren Wasserabstoßungsvermögen war also hoch und unterschied sich nicht viel von demjenigen der Oberfläche der schwarzen Matrix.
Diese Basis wurde einer Reinigungsbehandlung für 10 Minuten mittels eines Ultraschall-Reinigers mit einer Reinigungslösung unterzogen, die 3 % eines alkalischen oberflächenaktiven Mittels (Ultraschall-Kombinations-Reinigungsmittel für die Reinigung von Präzisionsglas und Linsen, Silicon HS, Handelsname, Produkt der Henkel Hakusui Co.) enthielt. In diesem Zustand wurde der Kontaktwinkel der Oberfläche der schwarzen Matrix mit Wasser gemessen. Im Ergebnis wurde gefunden, dass der Kontaktwinkel 70° betrug und sich nicht wesentlich geändert hatte und die Oberfläche in dem kaum zu benetzenden Zustand geblieben war. Andererseits war der Kontaktwinkel der Glasoberfläche mit Wasser 30°, so dass das Wasserabstoßungsvermögen merkbar verringert und die Differenz der Oberflächenenergie zwischen beiden Oberflächen größer geworden war.
Wasserbasierte Tinten, die Farbstoffe der Farben Rot, Grün und Blau enthalten, wurden jeweils auf die Zwischenräume des schwarzen Matrix-Musters unter Einsatz einer Tintenstrahlvorrichtung zum Färben der Abschnitte der Basisoberfläche entsprechend den Zwischenräumen aufgebracht. Diese Tinten wurden jeweils durch Dispergieren eines Farbstoffs (geeignet ausgewählt Beispiels aus Anthraquinon-Farbstoffen, Azo-Farbstoffen, Triphenylmethan-Farbstoffen und Polymethin-Farbstoffen) in einem Harz (einem selbst vernetzenden, thermisch härtenden Harz, welches hauptsächlich aus einem Acryl-Silikon-Propf-Copolymeren besteht) Auflösen dieser Dispersion in einem Lösungsmittel (beispielsweise Isopropylalkohol, Ethylenglykol oder N-Methyl-2-pyrrolidon) und Zugeben eines Oberflächenspannungs-Einstellmittels (Acetylenol EH, Handelsname, Produkt der Kawaken Fine Chemicals Co., Ltd.) zur Lösung präpariert. Die Tinten hatten eine Oberflächenenergie von 32 dyn/cm.
Die Tinten bedeckten gleichmäßig die Basisoberfläche der Zwischenräume zwischen den schwarzen Matrizen, und es wurden keine mit Fehlern behafteten Ergebnisse, wie ein Ausbluten, Auslaufen, eine Farbmischung zwischen benachbarten Pixelflächen, oder weiße Flächen, beobachtet. Nachdem die so gefärbte Basis dann einer Wärmebehandlung unterzogen wurde, um die Tinten zu härten, wurde eine Schutzschicht darauf gebildet, und danach wurde eine transparente leitfähige Schicht auf der oben erwähnten (schützenden) Schicht gebildet. In diesem Falle hatte die Schutzschicht eine ausgezeichnete Haftung, so dass es keine Probleme gab. Das so erhaltene Farbfilter wurde benutzt, um eine in 2 dargestellte Flüssigkristallanzeigeeinrichtung herzustellen. Im Ergebnis wurde eine von Defekten freie und ausgezeichnete Farbeigenschaften aufweisende Flüssigkristallanzeigeeinrichtung erhalten.
Beispiel 2:
Nachdem eine Glasbasis einer Alkali-Ultraschall-Reinigung unter Einsatz einer 2 %-igen wässrigen Lösung von Natriumhydroxid und anschließend einer UV-Ozonbehandlung unterzogen wurde, wurde ein Resistmaterial (eine Color Mosaic CK-S171, Handelsname, Produkt der Fuji Hunt K.K.), die Carbonschwarz aufweist, durch einen Schleuderbeschichter auf die Glasbasis aufgebracht, so dass sich eine Schichtdicke von 1 μm ergab. Diese Basis wurde auf 100°C für 180 Sekunden auf einer Hot Plate erwärmt, um den Resist vorzuhärten.
Die so erhaltene Resistschicht wurde einem Proximity-Belichtungssystem mittels eines IR-(I-Ray-)Belichtungssystems und einer Maske mit einem vorbestimmten Muster unterzogen und dann durch Eintauchen in eine Entwicklerlösung entwickelt, die aus einer wässrigen Lösung einer anorganischen Base bestand.
Danach war das Muster in seiner endgültigen Form eingestellt, wobei gereinigtes Wasser unter hohem Druck aufgesprüht wurde, um eine Wasch-Behandlung auszuführen. Die so behandelte Base wurde für 30 Minuten auf 200°C in einem Rein-Ofen erwärmt, um den Resist vollständig zu härten, wodurch schwarze Matrizen eines vorbestimmten Musters erhalten wurden.
In diesem Zustand wurde der Kontaktwinkel der Oberfläche der schwarzen Matrizen mit Wasser gemessen und als 55° befunden. Andererseits war der Kontaktwinkel der Glasoberfläche in den Räumen zwischen den schwarzen Matrizen 50°. Es gab also nur einen kleinen Unterschied im Kontaktwinkel zwischen beiden Oberflächen. An einigen Stellen war der Kontaktwinkel der Oberfläche der schwarzen Matrix kleiner als derjenige der Glasoberfläche.
Diese Basis wurde einer Reinigungsbehandlung für 10 Minuten mittels eines Ultraschall-Reinigers mit einer Reinigungslösung unterzogen, die 3 % eines alkalischen oberflächenaktiven Mittels (Ultraschall-Kombinations-Reinigungsmittel für die Reinigung von Präzisionsglas und Linsen, Silicon HS, Handelsname, Produkt der Henkel Hakusui Co.) enthielt. In diesem Zustand wurde der Kontaktwinkel der Oberfläche der schwarzen Matrix mit Wasser gemessen und zu 52° befunden. Andererseits war der Kontaktwinkel der Glasoberfläche mit Wasser 36°, so dass deren Wasserabstoßungsvermögen verringert war und die Differenz in der Oberflächenenergie zwischen beiden Oberflächen größer geworden war.
Wasserbasierte Tinten, die Farbstoffe der Farben Rot, Grün und Blau enthalten, wurden jeweils auf die Zwischenräume des schwarzen Matrix-Musters unter Einsatz einer Tintenstrahlvorrichtung zum Färben der Abschnitte der Basisoberfläche entsprechend den Zwischenräumen aufgebracht. Diese Tinten wurden jeweils durch Dispergieren eines Farbstoffs (geeignet ausgewählt Beispiels aus Anthraquinon-Farbstoffen, Azo-Farbstoffen, Triphenylmethan- Farbstoffen und Polymethin-Farbstoffen) in einem Harz (einem selbst vernetzenden, thermisch härtenden Harz, welches hauptsächlich aus einem Acryl-Silikon-Propf-Copolymeren besteht) Auflösen dieser Dispersion in einem Lösungsmittel (beispielsweise Isopropylalkohol, Ethylenglykol oder N-Methyl-2-pyrrolidon) und Zugeben eines Oberflächenspannungs-Einstellmittels (Acetylenol EH) zur Lösung präpariert. Die Tinten hatten eine Oberflächenenergie von 48 dyn/cm.
Die Tinten bedeckten gleichmäßig die Basisoberfläche der Zwischenräume zwischen den schwarzen Matrizen, und es wurden keine mit Fehlern behafteten Ergebnisse, wie ein Ausbluten, Auslaufen, eine Farbmischung zwischen benachbarten Pixelflächen, oder weiße Flächen, beobachtet. Nachdem die so gefärbte Basis dann einer Wärmebehandlung unterzogen wurde, um die Tinten zu härten, wurde eine Schutzschicht darauf gebildet, und danach wurde eine transparente leitfähige Schicht auf der oben erwähnten (schützenden) Schicht gebildet. In diesem Falle hatte die Schutzschicht eine ausgezeichnete Haftung, so dass es keine Probleme gab. Das so erhaltene Farbfilter wurde benutzt, um eine in 2 dargestellte Flüssigkristallanzeigeeinrichtung herzustellen. Im Ergebnis wurde eine von Defekten freie und ausgezeichnete Farbeigenschaften aufweisende Flüssigkristallanzeigeeinrichtung erhalten.
Vergleichsbeispiel 3:
Schwarzen Matrizen wurden auf einer Glasbasis unter Verwendung der selben Materialien des Verfahrens gemäß Beispiel 1 gebildet.
Die Kontaktwinkel der Oberfläche der schwarzen Matrix mit Wasser und der Glasoberfläche in den Zwischenräumen der schwarzen Matrizen mit Wasser waren 75° bzw. 68°.
Diese Basis wurde einer UV-Ozon-Behandlung für 3 Minuten mittels eines UV-Ozon-Reinigers (Dry Cleaner ST-3100, Handelsname, hergestellt von Takizawa Sangyo K.K.) unterzogen. In diesem Zustand wurde der Kontaktwinkel der Oberfläche der schwarzen Matrix mit Wasser gemessen und zu 45° befunden. Andererseits war der Kontaktwinkel der Glasoberfläche mit Wasser 20°; die Differenzoberflächenenergie zwischen beiden Oberflächen wurde somit größer.
Wasserbasierte Tinten, die Farbstoffe der Farben Rot, Grün und Blau enthalten, wurden jeweils auf die Zwischenräume des schwarzen Matrix-Musters unter Einsatz einer Tintenstrahlvorrichtung zum Färben der Abschnitte der Basisoberfläche entsprechend den Zwischenräumen aufgebracht. Diese Tinten wurden jeweils durch Dispergieren eines Farbstoffs (geeignet ausgewählt Beispiels aus Anthraquinon-Farbstoffen, Azo-Farbstoffen, Triphenylmethan-Farbstoffen und Polymethin-Farbstoffen) in einem Harz (einem selbst vernetzenden, thermisch härtenden Harz, welches hauptsächlich aus einem Acryl-Silikon-Propf-Copolymeren besteht) Auflösen dieser Dispersion in einem Lösungsmittel (beispielsweise Isopropylalkohol, Ethylenglykol oder N-Methyl-2-pyrrolidon). Die Tinten hatten eine Oberflächenenergie von 58 dyn/cm.
Wie beim Beispiel 1, bedeckten die Tinten bei diesem Beispiel gleichmäßig die Basisoberfläche der Zwischenräume zwischen den schwarzen Matrizen, und es wurden keine mit Fehlern behafteten Ergebnisse, wie ein Ausbluten, Auslaufen, eine Farbmischung zwischen benachbarten Pixelflächen, oder weiße Flächen, beobachtet. Nachdem die so gefärbte Basis dann einer Wärmebehandlung unterzogen wurde, um die Tinten zu härten, wurde eine Schutzschicht darauf gebildet, und danach wurde eine transparente leitfähige Schicht auf der oben erwähnten (schützenden) Schicht gebildet. In diesem Falle hatte die Schutzschicht eine ausgezeichnete Haftung, so dass es keine Probleme gab. Das so erhaltene Farbfilter wurde benutzt, um eine in 2 dargestellte Flüssigkristallanzeigeeinrichtung herzustellen. Im Ergebnis wurde eine von Defekten freie und ausgezeichnete Farbeigenschaften aufweisende Flüssigkristallanzeigeeinrichtung erhalten.
Vergleichsbeispiel 4:
Schwarzen Matrizen wurden auf einer Glasbasis unter Verwendung der selben Materialien des Verfahrens gemäß Beispiel 1 gebildet.
Diese Basis wurde einer UV-Ozon-Behandlung für 3 Minuten mittels eines UV-Ozon-Reinigers (Dry Cleaner ST-3100, Handelsname, hergestellt von Takizawa Sangyo K.K.) und dann einer Wärmebehandlung bei 220°C für 10 Minuten unterzogen. In diesem Zustand wurde der Kontaktwinkel der Oberfläche der schwarzen Matrix mit Wasser gemessen und zu 53° befunden. Andererseits war der Kontaktwinkel der Glasoberfläche mit Wasser 11°; die Differenz der Oberflächenenergie zwischen beiden Oberflächen wurde also größer.
Die beim Beispiel 3 verwendeten Tinten wurden jeweils auf die Zwischenräume des schwarzen Matrix-Musters mittels einer Tintenstrahlvorrichtung aufgebracht, um den Zwischenräumen entsprechende Abschnitte der Basis-Oberfläche zu färben.
Wie beim Beispiel 1, bedeckten die Tinten bei diesem Beispiel gleichmäßig die Basisoberfläche der Zwischenräume zwischen den schwarzen Matrizen, und es wurden keine mit Fehlern behafteten Ergebnisse, wie ein Ausbluten, Auslaufen, eine Farbmischung zwischen benachbarten Pixelflächen, oder weiße Flächen, beobachtet. Nachdem die so gefärbte Basis dann einer Wärmebehandlung unterzogen wurde, um die Tinten zu härten, wurde eine Schutzschicht darauf gebildet, und danach wurde eine transparente leitfähige Schicht auf der oben erwähnten (schützenden) Schicht gebildet. In diesem Falle hatte die Schutzschicht eine ausgezeichnete Haftung, so dass es keine Probleme gab. Das so erhaltene Farbfilter wurde benutzt, um eine in 2 dargestellte Flüssigkristallanzeigeeinrichtung herzustellen. Im Ergebnis wurde eine von Defekten freie und ausgezeichnete Farbeigenschaften aufweisende Flüssigkristallanzeigeeinrichtung erhalten.
Beispiel 5:
Schwarzen Matrizen wurden auf einer Glasbasis unter Verwendung der selben Materialien des Verfahrens gemäß Beispiel 2 gebildet.
Diese Basis wurde einer UV-Ozon-Behandlung für 3 Minuten mittels eines UV-Ozon-Reinigers (Dry Cleaner ST-3100, Handelsname, hergestellt von Takizawa Sangyo K.K.) und dann einer Wärmebehandlung bei 220°C für 10 Minuten unterzogen. Die so behandelte Basis wurde weiter einer Ultraschallreinigung für 10 Minuten unter Nutzung einer Reinigungslösung unterworfen, die 3 % eines alkalischen oberflächenaktiven Mittels enthielt.
In diesem Zustand wurde der Kontaktwinkel der Oberfläche der schwarzen Matrix mit Wasser gemessen und zu 55° befunden. Andererseits war der Kontaktwinkel der Glasoberfläche mit Wasser 5°; die Differenz der Oberflächenenergie zwischen beiden Oberflächen wurde also größer.
Die gleichen Farbstoff-basierten Tinten mit roter, grüner und blauer Farbe mit einer Oberflächenenergie von 58 dyn/cm, wie beim Beispiel 3 benutzt, wurden jeweils auf die Zwischenräume des schwarzen Matrix-Musters mittels einer Tintenstrahlvorrichtung aufgebracht, um den Zwischenräumen entsprechende Abschnitte der Basis-Oberfläche einzufärben.
Wie beim Beispiel 1, bedeckten die Tinten bei diesem Beispiel gleichmäßig die Basisoberfläche der Zwischenräume zwischen den schwarzen Matrizen, und es wurden keine mit Fehlern behafteten Ergebnisse, wie ein Ausbluten, Auslaufen, eine Farbmischung zwischen benachbarten Pixelflächen, oder weiße Flächen, beobachtet. Nachdem die so gefärbte Basis dann einer Wärmebehandlung unterzogen wurde, um die Tinten zu härten, wurde eine Schutzschicht darauf gebildet, und danach wurde eine transparente leitfähige Schicht auf der oben erwähnten (schützenden) Schicht gebildet. In diesem Falle hatte die Schutzschicht eine ausgezeichnete Haftung, so dass es keine Probleme gab. Das so erhaltene Farbfilter wurde benutzt, um eine in 2 dargestellte Flüssigkristallanzeigeeinrichtung herzustellen. Im Ergebnis wurde eine von Defekten freie und ausgezeichnete Farbeigenschaften aufweisende Flüssigkristallanzeigeeinrichtung erhalten.
Beispiel 6:
Nachdem eine Glasbasis einer UV-Ozonbehandlung und danach einer Alkali-Reinigungsbehandlung unter Nutzung einer 2 %igen wässrigen Natriumhydroxid-Lösung unterzogen worden war, wurde ein Resist-Material (eine Resist-Tinte vom negativen Typ für schwarze Matrizen, CFPR BK-729S, Handelsname, Produkt der Tokyo-Ohka Kogyo KK), die Carbonschwarz enthielt, auf die Basis mittels eines Schleuderbeschichters derart aufgebracht, dass sich eine Schichtdicke von 1 μm ergab.
Diese Basis wurde dann für 180 Sekunden auf einer Hot Plate auf 90°C erwärmt, um den Resist vorzuhärten.
Die Kontaktwinkel der Oberfläche der schwarzen Matrix mit Wasser und der Glasoberfläche in den Zwischenräumen der schwarzen Matrizen mit Wasser waren 80° bzw. 68°.
Die Basis wurde einer Korona-Entladungsbehandlung (Stromstärke: 4 A; Abstand zwischen Elektrode und Basis: 10 mm) für 3 Minuten mittels einer Korona-Entladungseinrichtung (HF-Quelle HFSS-103, Handelsname, hergestellt von Kasuga Denki K.K.) unterzogen. In diesem Zustand wurde der Kontaktwinkel der Oberfläche der schwarzen Matrix mit Wasser gemessen und zu 60° befunden. Andererseits war der Kontaktwinkel der Glasoberfläche mit Wasser 15°, so dass es eine ausreichende Differenz der Oberflächenenergien zwischen beiden Oberflächen gab.
Farbstoff-basierte Tinten mit roter, grüner und blauer Farbe, wie beim Beispiel 2 benutzt, mit Oberflächenenergien von 48 dyn/cm wurden jeweils auf die Zwischenräume des schwarzen Matrix-Musters unter Einsatz einer Tintenstrahlvorrichtung aufgebracht, um die den Zwischenräumen entsprechenden Abschnitte der Basis-Oberfläche einzufärben.
Ähnlich wie beim Beispiel 1, breiteten sich die Tinten vollständig und gleichmäßig über die den Zwischenräumen zwischen den schwarzen Matrizen entsprechenden Abschnitte der Basis-Oberfläche aus, und Fehlerbehaftete Ergebnisse, wie Ausbluten, Auslaufen, Farbmischung zwischen benachbarten Pixelflächen und freie Flächen, wurden nicht beobachtet.
Die so gefärbte Basis wurde dann einer Wärmebehandlung zum Härten der Tinten unterzogen, und es wurde eine Schutzschicht darauf aufgebracht, um eine transparente leitfähige Schicht zu bilden. Die Schutzschicht hatte ein exzellentes Haftungsvermögen, und insofern gab es keine Probleme.
Das so hergestellte Farbfilter wurde benutzt, um eine Flüssigkristallanzeigeeinrichtung gemäß 2 herzustellen. Im Ergebnis wurde eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung erhalten, die frei von jedem Defekt war und ausgezeichnete Farbeigenschaften hatte.
Beispiel 7:
Schwarze Matrizen wurden auf einer Glasbasis unter Nutzung der gleichen Materialien und des Verfahrens wie beim Beispiel 1 gebildet.
Die Basis wurde einer Korona-Entladungsbehandlung (Stromstärke: 4 A; Abstand zwischen Elektrode und Basis: 10 mm) für 3 Minuten mittels einer Korona-Entladungseinrichtung (HF-Quelle HFSS-103, Handelsname, hergestellt von Kasuga Denki K.K.) und dann einer Wärmebehandlung bei 220°C für 10 Minuten unterzogen. In diesem Zustand wurde der Kontaktwinkel der Oberfläche der schwarzen Matrix mit Wasser gemessen und zu 72° befunden. Andererseits war der Kontaktwinkel der Glasoberfläche mit Wasser 8°, so dass es eine ausreichende Differenz der Oberflächenenergien zwischen beiden Oberflächen gab.
Farbstoff-basierte Tinten mit roter, grüner und blauer Farbe, wie beim Beispiel 2 benutzt, mit Oberflächenenergien von 48 dyn/cm wurden jeweils auf die Zwischenräume des schwarzen Matrix-Musters unter Einsatz einer Tintenstrahlvorrichtung aufgebracht, um die den Zwischenräumen entsprechenden Abschnitte der Basis-Oberfläche einzufärben.
Wie beim Beispiel 1, bedeckten bei diesem Beispiel die Tinten gleichmäßig die Basis-Oberfläche in den Zwischenräumen der schwarzen Matrizen, und es wurden keine fehlerhaften Ergebnisse, wie ein Ausbluten, Auslaufen, Farbmischung zwischen benachbarten Pixelflächen und freie Flächen beobachtet. Nachdem die so gefärbte Basis dann einer Wärmebehandlung zur Härtung der Tinten unterzogen worden war, wurde darauf anschließend eine Schutzschicht und danach eine transparente Schutzschicht auf der erwähnten (schützenden) Schicht gebildet. In diesem Falle hatte die Schutzschicht eine ausgezeichnete Haftung, und insofern gab es keine Probleme.
Das so hergestellte Farbfilter wurde benutzt, um eine Flüssigkristallanzeigeeinrichtung gemäß 2 herzustellen. Im Ergebnis wurde eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung erhalten, die frei von jedem Defekt war und ausgezeichnete Farbeigenschaften hatte.
Beispiel 8:
Schwarze Matrizen wurden auf einer Glasbasis unter Nutzung der gleichen Materialien und des Verfahrens wie beim Beispiel 1 gebildet.
Die Basis wurde einer Korona-Entladungsbehandlung (Stromstärke: 4 A; Abstand zwischen Elektrode und Basis: 10 mm) für 5 Minuten mit Hilfe der selben Korona-Entladungsvorrichtung wie in Beispiel 7 und nachfolgend einer Wärmebehandlung bei 220°C für 10 Minuten unterzogen. Diese Basis wurde einer Ultraschall-Reinigungsbehandlung für 10 Minuten mit einer Reinigungslösung unterzogen, die 3 % eines alkalischen oberflächenaktiven Mittels (Ultraschall-Kombinations-Reinigungsmittel zur Reinigung von Präzisionsglas und Linsen, Silicon HS, Handelsname, Produkt der Henkel Hakusui Co.) unterzogen.
In diesem Zustand wurde der Kontaktwinkel der Oberfläche der schwarzen Matrix mit Wasser gemessen und zu 46° befunden. Andererseits war der Kontaktwinkel der Glasoberfläche mit Wasser 6°, so dass es eine ausreichende Differenz der Oberflächenenergien zwischen beiden Oberflächen gab.
Farbstoff-basierte Tinten mit roter, grüner und blauer Farbe, wie beim Beispiel 3 benutzt, mit Oberflächenenergien von 58 dyn/cm wurden jeweils auf die Zwischenräume des schwarzen Matrix-Musters unter Einsatz einer Tintenstrahlvorrichtung aufgebracht, um die den Zwischenräumen entsprechenden Abschnitte der Basis-Oberfläche einzufärben.
Wie beim Beispiel 1, bedeckten bei diesem Beispiel die Tinten gleichmäßig die Basis-Oberfläche in den Zwischenräumen der schwarzen Matrizen, und es wurden keine fehlerhaften Ergebnisse, wie ein Ausbluten, Auslaufen, Farbmischung zwischen benachbarten Pixelflächen und freie Flächen beobachtet. Nachdem die so gefärbte Basis dann einer Wärmebehandlung zur Härtung der Tinten unterzogen worden war, wurde darauf anschließend eine Schutzschicht und danach eine transparente Schutzschicht auf der erwähnten (schützenden) Schicht gebildet. In diesem Falle hatte die Schutzschicht eine ausgezeichnete Haftung, und insofern gab es keine Probleme. Das so hergestellte Farbfilter wurde benutzt, um eine Flüssigkristallanzeigeeinrichtung gemäß 2 herzustellen. Im Ergebnis wurde eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung erhalten, die frei von jedem Defekt war und ausgezeichnete Farbeigenschaften hatte.
Beispiel 9:
Die Verfahrensschritte vor der den Oberflächenzustand modifizierenden Behandlung im Beispiel 1 wurden auf die gleiche Weise wie beim Beispiel 1 wiederholt, mit der Ausnahme, dass als Material für die schwarzen Matrizen ein Material verwendet wurde, welches durch Hinzugabe von 1 Gew.-% eines Wasser abstoßenden Mittels auf Fluor-Basis (Flolard FC430, Handelsname, Sumitomo 3M Ltd.) zu einem Resistmaterial (einer Resist-Tinte vom negativen Typ für schwarze Matrizen, V-257 BK739P, Handelsname, Produkt der Nippon Steel Chemical Co., Ltd.) erhalten wurde, wodurch schwarze Matrizen auf einer Glasbasis ausgebildet wurden.
In diesem Zustand wurde der Kontaktwinkel der Oberfläche der schwarzen Matrix mit Wasser gemessen. Im Ergebnis wurde gefunden, dass der Kontaktwinkel 88° betrug, die Oberfläche folglich schwer zu benetzen war. Jedoch war auch die Glasoberfläche, ebenso wie die Oberfläche der schwarzen Matrix, schwer zu benetzen, was sich durch ihren Kontaktwinkel mit Wasser von 78° zeigte. Danach wurde, auf die gleiche Weise wie beim Beispiel 7, eine den Oberflächenzustand modifizierende Behandlung durch eine Korona-Entladungsbehandlung ausgeführt, worauf eine Wärmebehandlung bei 220°C für 10 Minuten folgte. Im Ergebnis war der Kontaktwinkel der Oberfläche der schwarzen Matrix mit Wasser 70°, während der Kontaktwinkel der Glasoberfläche mit Wasser 41° war, sich also eine ausreichende Differenz in der Oberflächenenergie zwischen beiden Oberflächen eingestellt hatte.
Farbstoff-basierte Tinten mit roter, grüner und blauer Farbe, wie beim Beispiel 1 benutzt, mit Oberflächenenergien von 32 dyn/cm wurden jeweils auf die Zwischenräume des schwarzen Matrix-Musters unter Einsatz einer Tintenstrahlvorrichtung aufgebracht, um die den Zwischenräumen entsprechenden Abschnitte der Basis-Oberfläche einzufärben.
Wie beim Beispiel 1, bedeckten bei diesem Beispiel die Tinten gleichmäßig die Basis-Oberfläche in den Zwischenräumen der schwarzen Matrizen, und es wurden keine fehlerhaften Ergebnisse, wie ein Ausbluten, Auslaufen, Farbmischung zwischen benachbarten Pixelflächen und freie Flächen beobachtet. Nachdem die so gefärbte Basis dann einer Wärmebehandlung zur Härtung der Tinten unterzogen worden war, wurde darauf anschließend eine Schutzschicht und danach eine transparente Schutzschicht auf der erwähnten (schützenden) Schicht gebildet. In diesem Falle hatte die Schutzschicht eine ausgezeichnete Haftung, und insofern gab es keine Probleme. Das so hergestellte Farbfilter wurde benutzt, um eine Flüssigkristallanzeigeeinrichtung gemäß 2 herzustellen. Im Ergebnis wurde eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung erhalten, die frei von jedem Defekt war und ausgezeichnete Farbeigenschaften hatte.
Vergleichsbeispiel 1:
Die Abläufe vor der den Oberflächenzustand modifizierenden Behandlung im Beispiel 1 wurden wiederholt, um schwarze Matrizen auf einer Glasbasis zu bilden. In diesem Zustand waren die Kontaktwinkel der Oberfläche der schwarzen Matrix und der Glasoberfläche in den Zwischenräumen der schwarzen Matrizen mit Wasser die gleichen wie vor der den Oberflächenzustand modifizierenden Behandlung beim Beispiel 1, also 75° bzw. 68°, so dass die Differenz der Oberflächenenergie zwischen beiden Oberflächen gering war.
Es wurde versucht, die Oberfläche dieser Basis, die den Zwischenräumen zwischen den schwarzen Matrizen entsprach, mit den gleichen Farbstoffbasierten Tinten mittels einer Tintenstrahlvorrichtung zu färben, wie sie beim Beispiel 2 benutzt wurden. Jedoch wurden die Tinten von der den Zwischenräumen entsprechenden Glasoberfläche abgestoßen, so dass die Tinten die Glasoberfläche nicht hinreichend benetzen konnten und sich über die Pixelflächen nicht ausbreiten konnten.
Vergleichsbeispiel 2:
Die Verfahrensschritte vor der den Oberflächenzustand modifizierenden Behandlung im Beispiel 1 wurden auf die gleiche Weise wie beim Beispiel 1 wiederholt, mit der Ausnahme, dass als Material für die schwarzen Matrizen ein Material verwendet wurde, welches durch Hinzugabe von 1 Gew.-% eines Wasser abstoßenden Mittels auf Fluor-Basis (Flolard FC430, Handelsname, Sumitomo 3M Ltd.) zu einem Resistmaterial (einer Resist-Tinte vom negativen Typ für schwarze Matrizen, V-259 BK739P, Handelsname, Produkt der Nippon Steel Chemical Co., Ltd.) erhalten wurde, wodurch schwarze Matrizen auf einer Glasbasis ausgebildet wurden.
In diesem Zustand wurde der Kontaktwinkel der Oberfläche der schwarzen Matrix mit Wasser gemessen. Im Ergebnis wurde gefunden, dass der Kontaktwinkel 88° betrug, die Oberfläche folglich schwer zu benetzen war. Jedoch war auch die Glasoberfläche, ebenso wie die Oberfläche der schwarzen Matrix, schwer zu benetzen, was sich durch ihren Kontaktwinkel mit Wasser von 78° zeigte.
Es wurde versucht, die gleichen Farbstoff-basierten Tinten der Farben Rot, Grün und Blau, wie sie im Beispiel 1 benutzt wurden, mittels einer Tintenstrahlvorrichtung auf die Zwischenräume zwischen den schwarzen Matrizen aufzubringen. Jedoch breiteten sich die Tinten über die gesamte Oberfläche aus, so dass die Tinten nicht nur in die Pixelgebiete geführt werden konnten.
Vergleichsbeispiel 3a:
Die Verfahrensschritte vor der den Oberflächenzustand modifizierenden Behandlung im Beispiel 1 wurden auf die gleiche Weise wie beim Beispiel 1 wiederholt, mit der Ausnahme, dass als Material für die schwarzen Matrizen ein Material verwendet wurde, welches durch Hinzugabe von 0,5 Gew.-% eines Wasser abstoßenden Mittels auf Fluor-Basis (Flolard FC430, Handelsname, Sumitomo 3M Ltd.) zu einem Resistmaterial (einer Resist-Tinte vom negativen Typ für schwarze Matrizen, V-259 BK739P, Handelsname, Produkt der Nippon Steel Chemical Co., Ltd.) erhalten wurde, wodurch schwarze Matrizen auf einer Glasbasis ausgebildet wurden.
In diesem Zustand wurde der Kontaktwinkel der Oberfläche der schwarzen Matrix mit Wasser gemessen. Im Ergebnis wurde gefunden, dass der Kontaktwinkel 80° betrug, die Oberfläche folglich schwer zu benetzen war. Der Kontaktwinkel der Glasoberfläche mit Wasser war 74°.
Die den Zwischenräumen zwischen den schwarzen Matrizen entsprechende Oberfläche der Glasbasis wurde mit den gleichen Farbstoff-basierten Tinten mit roter, grüner und blauer Farbe unter Einsatz einer Tintenstrahlvorrichtung gefärbt, wie sie beim Beispiel 3 benutzt wurden. Im Ergebnis wurde beobachtet, dass die Tinten von der den Zwischenräumen entsprechenden Glasoberfläche teilweise abgestoßen wurden.
Vergleichsbeispiel 10:
Nachdem eine Glasbasis einer Alkali-Reinigungsbehandlung und dann einer UV-Ozon-Behandlung unterzogen worden war, wurde ein Resistmaterial (eine Resist-Tinte vom negativen Typ für schwarze Matrizen, BK739P, Handelsname, Produkt der Nippon Steel Chemical Co., Ltd.), die ein schwarzes Material enthielt, mittels eines Schleuderbeschichters auf die Basis aufgebracht, so dass sich eine Schichtdicke von 1 μm ergab.
Diese Basis wurde dann für 180 Sekunden auf einer Hot Plate auf 80°C erwärmt, um den Resist vorzuhärten. Die so gebildete Resist-Schicht wurde dann einem Proximity-Belichtungssystem mittels einer Maske mit einem vorbestimmten Muster und einem DEEP-UV-Belichtungssystem ausgesetzt. Die so entwickelte Resist-Schicht wurde dann mit einer Entwicklerlösung entwickelt, die aus einer wässrigen Lösung einer anorganischen Base bestand, unter Einsatz eines Schleuderentwicklers, wodurch ein schwarzes Matrix-Muster gebildet wurde. Danach wurde die so entwickelte Resist-Schicht mit gereinigtem Wasser gewaschen, um die Entwicklerlösung vollständig zu entfernen, und für 30 Minuten in einem Rein-Ofen auf 230°C erwärmt, um den Resist vollständig zu härten.
Nach den erwähnten Schritten wurde der Kontaktwinkel der Oberfläche der schwarzen Matrix mit Wasser gemessen. Im Ergebnis wurde festgestellt, dass der Kontaktwinkel 75° betrug, und die Oberfläche hatte somit einen schwer zu benetzenden Zustand erhalten. Andererseits war der Kontaktwinkel der Glasoberfläche mit Wasser 68°, die Differenz im Kontaktwinkel mit Wasser zwischen beiden Oberflächen war also gering.
Als nachfolgender Schritt wurde die Oberfläche der Glasbasis einer Ätz-Behandlung für 10 Minuten mit einer 2 %-igen wässrigen Lösung von NaOH unterzogen, das bei 50°C gehalten wurde. Die Glasbasis wurde durch diese Behandlung um etwa 0,1 μm von ihrer Oberfläche geätzt.
Nach dem Ätzen wurde der Kontaktwinkel der Oberfläche der schwarzen Matrix mit Wasser gemessen. Im Ergebnis wurde gefunden, dass der Kontaktwinkel 70° betrug und die Oberfläche in dem schwer zu benetzenden Zustand verblieben war. Andererseits war der Kontaktwinkel der Glasoberfläche mit Wasser 10°, so dass die Differenz im Kontaktwinkel mit Wasser zwischen beiden Oberflächen größer geworden war.
Wasser-basierte Tinten, die jeweils Farbstoffe roter, grüner und blauer Farbe enthielten, wurden auf die Zwischenräume des schwarzen Matrix-Musters unter Einsatz einer Tintenstrahlvorrichtung aufgebracht, um Abschnitte der Basisoberfläche entsprechend den Zwischenräumen zu färben. Diese eingesetzten Tinten wurden jeweils durch Dispergierung eines Farbstoffs in einem Harz und Auflösen dieser Dispersion in einem Lösungsmittel präpariert. Die Tinten hatten eine Oberflächenenergie von 32 dyn/cm. Die Tinten breiteten sich vollständig und gleichmäßig über die den Zwischenräumen der schwarzen Matrizen entsprechenden Abschnitte der Basisoberfläche aus, und es wurden keine auf Fehler hinweisende Ergebnisse, wie ein Ausbluten, Auslaufen, eine Farbmischung zwischen benachbarten Pixelflächen oder freie Flächen, beobachtet.
Die so gefärbte Basis wurde dann einer Wärmebehandlung zum Härten der Tinten unterzogen, und es wurde eine Schutzschicht darauf aufgebracht, um eine transparente leitfähige Schicht zu bilden. Die Schutzschicht hatte ein exzellentes Haftungsvermögen, und insofern gab es keine Probleme.
Das so hergestellte Farbfilter wurde benutzt, um eine Flüssigkristallanzeigeeinrichtung gemäß 2 herzustellen. Im Ergebnis wurde eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung erhalten, die frei von jedem Defekt war und ausgezeichnete Farbeigenschaften hatte.
Vergleichsbeispiel 11:
Nachdem eine Glasbasis einer Alkali-Reinigungsbehandlung und dann einer UV-Ozon-Behandlung unterzogen worden war, wurde ein Material, das durch Mischen von 1 Gew.-% eines Wasser abstoßenden Mittels auf Fluor-Basis (Flolard FC430, Handelsname, Sumitomo 3M Ltd.) mit einem Resist-Material (einer Resist-Tinte vom negativen Typ für schwarze Matrizen, BK739P, Handelsname, Produkt der Nippon Steel Chemical Co., Ltd.), das ein schwarzes Material enthält, gehalten wurde, mittels eines Schleuderbeschichters auf die Glasbasis derart aufgetragen, dass sich eine Schichtdicke von 1 μm ergab.
Diese Basis wurde dann für 180 Sekunden auf einer Hot Plate auf 80°C erwärmt, um den Resist vorzuhärten. Die so gebildete Resist-Schicht wurde dann einem Proximity-Belichtungssystem mittels einer Maske mit einem vorbestimmten Muster und einem DEEP-UV-Belichtungssystem ausgesetzt. Die so entwickelte Resist-Schicht wurde dann mit einer Entwicklerlösung entwickelt, die aus einer wässrigen Lösung einer anorganischen Base bestand, unter Einsatz eines Schleuderentwicklers, wodurch ein schwarzes Matrix-Muster gebildet wurde. Danach wurde die so entwickelte Resist-Schicht mit gereinigtem Wasser gewaschen, um die Entwicklerlösung vollständig zu entfernen, und für 30 Minuten in einem Rein-Ofen auf 230°C erwärmt, um den Resist vollständig zu härten.
Nach den erwähnten Schritten wurde der Kontaktwinkel der Oberfläche der schwarzen Matrix mit Wasser gemessen. Im Ergebnis wurde festgestellt, dass der Kontaktwinkel 80° betrug, und die Oberfläche hatte somit einen schwer zu benetzenden Zustand erhalten. Andererseits war der Kontaktwinkel der Glasoberfläche mit Wasser 71°, die Differenz im Kontaktwinkel mit Wasser zwischen beiden Oberflächen war also gering.
Als nachfolgender Schritt wurde die Oberfläche der Glasbasis einer Ätz-Behandlung für 3 Minuten mit einer 10 %-igen wässrigen Salzsäurelösung unterzogen, die bei 40°C gehalten wurde. Die Glasbasis wurde durch diese Behandlung um etwa 0,15 μm von ihrer Oberfläche geätzt.
Nach dem Ätzen wurde der Kontaktwinkel der Oberfläche der schwarzen Matrix mit Wasser gemessen. Im Ergebnis wurde gefunden, dass der Kontaktwinkel 75° betrug und die Oberfläche in dem schwer zu benetzenden Zustand verblieben war. Andererseits war der Kontaktwinkel der Glasoberfläche mit Wasser 13°, so dass die Differenz im Kontaktwinkel mit Wasser zwischen beiden Oberflächen größer geworden war.
Wasser-basierte Tinten, die jeweils Farbstoffe roter, grüner und blauer Farbe enthielten, wurden auf die Zwischenräume des schwarzen Matrix-Musters unter Einsatz einer Tintenstrahlvorrichtung aufgebracht, um Abschnitte der Basisoberfläche entsprechend den Zwischenräumen zu färben. Diese eingesetzten Tinten wurden jeweils durch Dispergierung eines Farbstoffs in einem Harz und Auflösen dieser Dispersion in einem Lösungsmittel präpariert. Die Tinten hatten eine Oberflächenenergie von 32 dyn/cm. Die Tinten breiteten sich vollständig und gleichmäßig über die den Zwischenräumen der schwarzen Matrizen entsprechenden Abschnitte der Basisoberfläche aus, und es wurden keine auf Fehler hinweisende Ergebnisse, wie ein Ausbluten, Auslaufen, eine Farbmischung zwischen benachbarten Pixelflächen oder freie Flächen, beobachtet.
Die so gefärbte Basis wurde dann einer Wärmebehandlung zum Härten der Tinten unterzogen, und es wurde eine Schutzschicht darauf aufgebracht, um eine transparente leitfähige Schicht zu bilden. Die Schutzschicht hatte ein exzellentes Haftungsvermögen, und insofern gab es keine Probleme.
Das so hergestellte Farbfilter wurde benutzt, um eine Flüssigkristallanzeigeeinrichtung gemäß 2 herzustellen. Im Ergebnis wurde eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung erhalten, die frei von jedem Defekt war und ausgezeichnete Farbeigenschaften hatte.
Beispiel 12:
Nachdem eine Glasbasis einer Alkali-Reinigungsbehandlung und dann einer UV-Ozon-Behandlung unterzogen worden war, wurde ein Resist-Material (eine Resist-Tinte vom negativen Typ für schwarze Matrizen, Color Mosaic CK-S 171, Handelsname, Produkt der Fuji Hunt K.K.), die ein schwarzes Material enthält, mittels eines Schleuderbeschichters auf die Glasbasis derart aufgetragen, dass sich eine Schichtdicke von 1 μm ergab.
Diese Basis wurde dann auf einer Hot Plate für 180 Sekunden auf 100°C erwärmt, um den Resist vorzuhärten. Die so gebildete Resist-Schicht wurde dann mittels einer Maske mit einem vorbestimmten Muster und einem IR (i-ray-Belichtungssystem) einem Proximity-Belichtungssystem ausgesetzt und dann durch Eintauchen in eine Entwicklerlösung entwickelt, die aus einer wässrigen Lösung einer anorganischen Base bestand, wodurch ein schwarzes Matrix- Muster ausgebildet wurde. Danach wurde das Muster in seine endgültige Form eingestellt, indem gereinigtes Wasser unter hohem Druck aufgesprüht wurde, um eine Waschbehandlung auszuführen. Die so behandelte Basis wurde in einem Rein-Ofen für 30 Minuten auf 200°C erwärmt, um den Resist vollständig auszuhärten.
Nach den genannten Schritten wurde der Kontaktwinkel der Oberfläche der schwarzen Matrix mit Wasser gemessen und zu 55° gefunden. Andererseits war der Kontaktwinkel der Glasoberfläche mit Wasser 50°. Es gab also eine kleine Differenz im Kontaktwinkel hierzwischen. An einigen Stellen war der Kontaktwinkel der schwarzen Matrix kleiner als derjenige der Glasoberfläche.
Als ein nachfolgender Schritt wurde die Oberfläche der Glasbasis einer Ätzbehandlung mittels einer Vorrichtung zum reaktiven Ionenätzen ausgesetzt. Die Ätzbedingungen waren wie folgt:
Leistungsaufnahme: 500 W
CF₄: 20 SCCM
Behandlungszeit: 5 Minuten.
Die Ätztiefe unter diesen Bedingungen war etwa 0,12 μm.
Nach dem Ätzen wurde der Kontaktwinkel der Oberfläche der schwarzen Matrix mit Wasser gemessen und zu 52° festgestellt. Andererseits war der Kontaktwinkel der Glasoberfläche mit Wasser 8°, so dass sich also die Differenz im Kontaktwinkel mit Wasser zwischen beiden Oberflächen vergrößert hatte.
Wasser-basierte Tinten, die jeweils Farbstoffe roter, grüner und blauer Farbe enthielten, wurden auf die Zwischenräume des schwarzen Matrix-Musters unter Einsatz einer Tintenstrahlvorrichtung aufgebracht, um Abschnitte der Basisoberfläche entsprechend den Zwischenräumen zu färben. Diese eingesetzten Tinten wurden jeweils durch Dispergierung eines Farbstoffs in einem Harz und Auflösen dieser Dispersion in einem Lösungsmittel präpariert. Die Tinten hatten eine Oberflächenenergie von 58 dyn/cm. Die Tinten breiteten sich vollständig und gleichmäßig über die den Zwischenräumen der schwarzen Matrizen entsprechenden Abschnitte der Basisoberfläche aus, und es wurden keine auf Fehler hinweisende Ergebnisse, wie ein Ausbluten, Auslaufen, eine Farbmischung zwischen benachbarten Pixelflächen oder freie Flächen, beobachtet.
Die so gefärbte Basis wurde dann einer Wärmebehandlung zum Härten der Tinten unterzogen, und es wurde eine Schutzschicht darauf aufgebracht, um eine transparente leitfähige Schicht zu bilden. Die Schutzschicht hatte ein exzellentes Haftungsvermögen, und insofern gab es keine Probleme.
Das so hergestellte Farbfilter wurde benutzt, um eine Flüssigkristallanzeigeeinrichtung gemäß 2 herzustellen. Im Ergebnis wurde eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung erhalten, die frei von jedem Defekt war und ausgezeichnete Farbeigenschaften hatte.
Beispiel 13:
Nachdem eine Glasbasis einer Alkali-Reinigungsbehandlung und dann einer UV-Ozon-Behandlung unterzogen worden war, wurde ein Resist-Material (eine Resist-Tinte vom negativen Typ für schwarze Matrizen, Color Mosaic CK-S 171, Handelsname, Produkt der Fuji Hunt K.K.), die ein schwarzes Material enthält, mittels eines Schleuderbeschichters auf die Glasbasis so aufgetragen, dass sich eine Schichtdicke von 1 μm ergab.
Diese Basis wurde dann auf einer Hot Plate für 180 Sekunden auf 100°C erwärmt, um den Resist vorzuhärten. Die so gebildete Resist-Schicht wurde dann mittels einer Maske mit einem vorbestimmten Muster und einem IR (i-ray-Belichtungssystem) einem Proximity-Belichtungssystem ausgesetzt und dann durch Eintauchen in eine Entwicklerlösung entwickelt, die aus einer wässrigen Lösung einer anorganischen Base bestand, wodurch ein schwarzes Matrix-Muster ausgebildet wurde. Danach wurde das Muster in seine endgültige Form eingestellt, indem gereinigtes Wasser unter hohem Druck aufgesprüht wurde, um eine Waschbehandlung auszuführen. Die so behandelte Basis wurde in einem Rein-Ofen für 30 Minuten auf 200°C erwärmt, um den Resist vollständig auszuhärten.
Nach den genannten Schritten wurde der Kontaktwinkel der Oberfläche der schwarzen Matrix mit Wasser gemessen und zu 55° gefunden. Andererseits war der Kontaktwinkel der Glasoberfläche mit Wasser 50°. Es gab also eine kleine Differenz im Kontaktwinkel hierzwischen. An einigen Stellen war der Kontaktwinkel der schwarzen Matrix kleiner als derjenige der Glasoberfläche.
Als ein nachfolgender Schritt wurde die Oberfläche der Glasbasis einer Ätzbehandlung mittels einer Vorrichtung zum reaktiven Ionenätzen ausgesetzt. Die Ätzbedingungen waren wie folgt:
Leistungsaufnahme: 800 W
Ar: 30 SCCM
Behandlungszeit: 7,5 Minuten.
Die Ätztiefe unter diesen Bedingungen war etwa 0,09 μm.
Nach dem Ätzen wurde der Kontaktwinkel der Oberfläche der schwarzen Matrix mit Wasser gemessen und zu 49° festgestellt. Andererseits war der Kontaktwinkel der Glasoberfläche mit Wasser 10°, so dass sich also die Differenz im Kontaktwinkel mit Wasser zwischen beiden Oberflächen vergrößert hatte.
Wasser-basierte Tinten, die jeweils Farbstoffe roter, grüner und blauer Farbe enthielten, wurden auf die Zwischenräume des schwarzen Matrix-Musters unter Einsatz einer Tintenstrahlvorrichtung aufgebracht, um Abschnitte der Basisoberfläche entsprechend den Zwischenräumen zu färben. Diese eingesetzten Tinten wurden jeweils durch Dispergierung eines Farbstoffs in einem Harz und Auflösen dieser Dispersion in einem Lösungsmittel präpariert. Die Tinten hatten eine Oberflächenenergie von 58 dyn/cm. Die Tinten breiteten sich vollständig und gleichmäßig über die den Zwischenräumen der schwarzen Matrizen entsprechenden Abschnitte der Basisoberfläche aus, und es wurden keine auf Fehler hinweisende Ergebnisse, wie ein Ausbluten, Auslaufen, eine Farbmischung zwischen benachbarten Pixelflächen oder freie Flächen, beobachtet.
Die so gefärbte Basis wurde dann einer Wärmebehandlung zum Härten der Tinten unterzogen, und es wurde eine Schutzschicht darauf aufgebracht, um eine transparente leitfähige Schicht zu bilden. Die Schutzschicht hatte ein exzellentes Haftungsvermögen, und insofern gab es keine Probleme.
Das so hergestellte Farbfilter wurde benutzt, um eine Flüssigkristallanzeigeeinrichtung gemäß 2 herzustellen. Im Ergebnis wurde eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung erhalten, die frei von jedem Defekt war und ausgezeichnete Farbeigenschaften hatte.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können Farbfilter, die frei von Defekten oder Unregelmäßigkeiten und Farbmischungen sind und einen hohen Kontrast aufweisen, leicht hergestellt werden, ohne dass es eine Blasenbildung der Tinte nach dem Aufbringen von Farbtinten auf Zwischenräume zwischen schwarzen Matrizen durch einen Tintenstrahl o.ä. gibt, wodurch die Zwischenräume gleichmäßig gefärbt werden.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Farbfilters, mit den Schritten: – Bilden eines schwarzen Matrix-Musters mit einem Harz auf einer transparenten Basis; – Ausführen einer den Oberflächenzustand modifizierenden Behandlung, die ausgewählt ist aus einer Alkali-Reinigungsbehandlung, einer Corona-Entladungs-Behandlung und einer Trockenätzbehandlung, zur Erhöhung der Benetzbarkeit der Oberfläche der Basis für wasserbasierte Tinten in Gebieten, die Zwischenräumen zwischen dem schwarzen Matrix-Muster entsprechen; und – Aufbringen von Tinten auf die Abschnitte der Basis, die den Zwischenräumen des schwarzen Matrix-Musters entsprechen, dadurch gekennzeichnet, dass die den Oberflächenzustand modifizierende Behandlung die Oberflächenenergie sowohl der Gebiete als auch des Musters erhöht und die Differenz der Oberflächenenergie zwischen den Gebieten und dem Muster vergrößert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Bildens des schwarzen Matrix-Musters ein Schritt des Belichtens und Musterns einer schwarzen, lichtempfindlichen Harzzusammensetzung ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Bildens des schwarzen Matrix-Musters ein Schritt des Musterns einer Zusammensetzung eines schwarzen lichtunempfindlichen Harzes unter Einsatz eines Fotoresists ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die den Oberflächenzustand modifizierende Behandlung eine Alkali-Reinigungsbehandlung ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die den Oberflächenzustand modifizierende Behandlung ein Schritt ist, der eine Corona-Entladungs-Behandlung einschließt.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Schritt, der eine Corona-Entladungs-Behandlung einschließt, ein Schritt ist, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus (a) einem Corona-Entladungs-Behandlungsschritt, (b) einem Schritt zur Ausführung einer Corona-Entladungs-Behandlung und weiterhin zur Ausführung einer Wärmebehandlung und (c) einem Schritt zur Ausführung einer Corona-Entladungs-Behandlung, einer Wärmebehandlung und einer Reinigungsbehandlung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die den Oberflächenzustand modifizierende Behandlung eine Trockenätzbehandlung ist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Oberfläche der Basis um 0,05 bis 0,15 μm geätzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die den Oberflächenzustand modifizierende Behandlung auf solche Weise ausgeführt wird, dass die Differenz des Kontaktwinkels mit Wasser zwischen den schwarzen Matrizen und der den durch die schwarzen Matrizen unterteilten Zwischenräumen entsprechenden Oberfläche der Basis mindestens 15° beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die den Oberflächenzustand modifizierende Behandlung auf solche Weise ausgeführt wird, dass die Differenz des Kontaktwinkels mit Wasser zwischen den schwarzen Matrizen und der den durch die schwarzen Matrizen unterteilten Zwischenräumen entsprechenden Oberfläche der Basis mindestens 40° beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Tinten durch ein Tintenstrahl-Drucksystem aufgebracht werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Tinten thermovernetzend sind.
Verfahren zur Herstellung einer Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung, mit den Schritten: – Herstellen eines Farbfilters nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12; – Anordnen einer gegenüber liegenden Basis, die Pixel-Elektroden aufweist, gegenüber dem Farbfilter-Substrat; und – Einschließen einer Flüssigkristall-Zusammensetzung im Zwischenraum zwischen Farbfilter und gegenüberliegender Basis.