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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende beanspruchte Erfindung betrifft das Gebiet der Flachbildschirme.
Spezieller betrifft die vorliegende beanspruchte Erfindung die Black-Matrix einer Flachbildschirmstruktur.
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Einschlägiger Stand
der Technik
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Die
Supixel-Bereiche auf der Frontplatte eines Flachbildschirms werden
typischerweise durch eine lichtundurchlässige und netzähnliche
Struktur voneinander getrennt, die üblicherweise bezeichnet wird
als eine "Black-Matrix" zwei Fundstellen,
in denen Matrices diskutiert werden, sind die US-P-5 508 584 und
EP-P-0 695 865. Durch das Trennen der Subpixel-Bereiche verhindert
die Black-Matrix,
dass auf eines der Subpixel gerichtete Elektronen "zurückgestreut" werden und auf ein
anderes Subpixel auftreffen. Dadurch, dass dieses verhindert wird,
trägt eine
konventionelle Black-Matrix dazu bei, dass eine scharfe Auflösung bei
einem Flachbildschirm bewahrt wird. Darüber hinaus wird die Black-Matrix auch als eine
Unterlage verwendet, auf der Strukturen angeordnet werden, wie beispielsweise
Trägerunterlagen.
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In
einer Black-Matrix bekannter Ausführung wird eine sehr dünne Schicht
(z.B. näherungsweise
2 bis 3 Mikrometer) aus leitfähigem
Material auf die Innenseite der Frontplatte um die Subpixel-Bereiche aufgetragen.
Im typischen Fall wird die leitfähige Black-Matrix
aus einem leitfähigen
Graphitmaterial erzeugt. Durch das Vorhandensein einer leitfähigen Black-Matrix
lassen sich überschüssige Ladungen, die
durch Elektronen erzeugt werden, die auf die Oberseite oder Seitenflächen der
Black-Matrix auftreffen, leicht von der Innenseite der Frontplatte
ableiten. Indem man über
eine leitfähigen
Black-Matrix verfügt,
treffen darüber
hinaus elektrische Entladungen, die zwischen Feldemittern des Flachbildschirms und
der Frontplatte auftreten, mit größerer Wahrscheinlichkeit auf
die Black-Matrix auf. Derartige Entladungen sind in Hochspannungsumgebungen
ein besonderes Problem. Indem man die elektrische Entladung zwischen
der Black-Matrix und den Feldemittern anstelle zwischen den Subpixeln
und den Feldemittern auftreten lassen kann, bleibt der Zusammenhang
der Leuchtstoffe und der darüberliegenden
Aluminiumschicht erhalten. Aufgrund der relativ geringen Höhe einer
solchen leitfähigen
Black-Matrix bekannter Ausführung
kann ein Entladen bedauerlicherweise immer noch von dem Feldemitter
zu den Subpixel-Bereichen erfolgen. Als Folge einer solchen Entladung
können
Leuchtstoffe und die darüberliegende
Aluminiumschicht beschädigt
werden. Wie vorstehend jedoch erwähnt wurde, ist die Black-Matrix
auch dafür
vorgesehen, einer Rückstreuung
von Elektronen von dem einen Subpixel zu einem anderen Subpixel
zu verhindern. Daher wird eine Black-Matrix mit einer Höhe angestrebt,
die ausreichend ist, um jedes Subpixel von entsprechenden benachbarten
Subpixeln zu isolieren. Aufgrund der physikalischen Eigenschaft
des leitfähigen
Graphitmaterials ist jedoch die Höhe der Black-Matrix auf die vorgenannten
2 bis 3 μm
beschränkt.
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In
einer anderen Black-Matrix bekannter Ausführung wird ein nichtleitfähiges Polyimidmaterial als
Bildmuster über
die Innenseite der Black-Matrix gelegt. In einer solchen konventionellen
Black-Matrix hat die Black-Matrix eine gleichförmige Höhe von näherungsweise 20 bis 40 μm. Damit
ist die Höhe
einer solchen Black-Matrix gut geeignet, jedes Subpixel von entsprechenden
benachbarten Subpixeln zu isolieren. Im Ergebnis verhindert eine
solche Black-Matrix-Konfiguration unerwünschte Rückstreuung von Elektronen in
die benachbarten Subpixel. Leider sind die Black-Matrices aus Polyimid
bekannter Ausführungen
nicht leitfähig.
Obgleich im Ergebnis der obere Rand der Black-Matrix aus Polyimid
sehr viel näher
an dem Feldemitter ist als der Subpixel-Bereich, kann immer noch
eine unerwünschte
Entladung von dem Feldemitter zu den Subpixel-Bereichen auftreten.
Um ein solches Entladen zu verhindern, wird im Stand der Technik
eine leitfähige
Beschichtung (d.h. Indium-Zinnoxid (ITO)) auf die nichtleitfähige Black-Matrix aus Polyimid
aufgetragen. Mit ITO beschichtete nichtleitfähige Black-Matrices sind jedoch nicht
ohne Probleme. Beispielsweise führt
das hohe Atomgewicht des ITO zu unerwünschten Rückstreuungen von Elektronen.
Darüber
hinaus hat das ITO einen unerwünscht
hohen Sekundäremissionskoeffizient, δ.
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Darüber hinaus
führt das
Beschichten von nichtleitfähigen
Black-Matrices mit einer Schicht aus ITO üblicherweise zu der Abscheidung
von ITO auf der Frontplatte in den Subpixel-Bereichen. Als Folge liegt
eine Schicht aus einer ITO-Lage
unter den nachfolgend abgeschiedenen Leuchtstoffen. Aufgrund der hohen
Brechzahl des ITO-Materials kann von den Leuchtstoffen emittiertes
Licht von der Frontplatte weg reflektiert werden, wodurch die Strahlstärke des Flachbildschirms
verringert wird.
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Es
mangelt daher an einer leitfähig
beschichteten Black-Matrixstruktur, die benachbarte Subpixel wirksam
separiert. Es besteht daher ferner ein Mangel an einer leitfähig beschichteten
Black-Matrixstruktur, die nicht über
die erhöhte
Rückstreuungsrate
verfügt
sowie über
den unerwünscht
hohen Sekundäremissionskoeffizienten
in Verbindung mit einer ITO-beschichteten Black-Matrixstruktur.
Es besteht darüber
hinaus ein weiterer Mangel einer leitfähig beschichteten Black-Matrixstruktur, bei
der es nicht zu der Bildung einer stark reflektierenden Schicht
in den Subpixel-Bereichen eines Flachbildschirmes kommt.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung gewährt
eine leitfähig
beschichtete Black-Matrixstruktur,
wie sie in dem beigefügten
Anspruch 10 festgelegt ist und die benachbarten Subpixel wirksam
separiert. Die vorliegende Erfindung gewährt ferner eine leitfähig beschichtete
Black-Matrixstruktur, die nicht die erhöhte Rückstreuungsrate hat und den
unerwünscht
hohen Sekundäremissionskoeffizienten
in Verbindung mit einer ITO-beschichteten Black-Matrixstruktur.
Die vorliegende Erfindung gelangt zu den vorgenannten Zielstellungen
ohne die Bildung einer stark reflektierenden Schicht in den Subpixel-Bereichen
eines Flachbildschirmes mit Hilfe eines in dem beigefügten Anspruch
1 festgelegten Verfahrens.
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Speziell
wird in der vorliegenden Erfindung ein Photoresistmaterial über der
Innenseite einer Frontplatte abgeschieden, die über eine darauf ausgebildete
nichtleitfähige
Matrixstruktur verfügt.
Das Photoresistmaterial wird in die durch die Matrixstruktur separierten
Subpixel-Bereiche abgeschieden. Das Photoresistmaterial wird getrocknet
und in den Subpixel-Bereichen exponiert. Nach der Entfernung von
nichtexponiertem Photoresistmaterial wird eine Schicht aus Aluminium über der
Innenseite der Frontplatte derart aufgedampft, dass die Matrixstruktur und
die exponierte Lage aus Photoresistmaterial in den Subpixel-Bereichen mit einer
leitfähigen
Schicht aus Aluminium bedeckt ist. Anschließend wird auf dem exponierten
Photoresistmaterial, das in den Subpixel-Bereichen abgeschieden
ist, gemäß der vorliegenden
Erfindung ein Ätzmittel
aufgetragen. Das Ätzmittel
entfernt das exponierte Photoresistmaterial und die darüberliegende
leitfähige
Schicht aus Aluminium von den Subpixel-Bereichen, so dass lediglich
die leitfähige
Schicht aus Aluminium auf der Matrixstruktur zurückbleibt und die Subpixel-Bereiche
nicht bedeckt.
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Als
Ergebnis umfasst die vorliegende Erfindung eine leitfähig beschichtete
Matrixstruktur, um Subpixel-Bereiche in einer Flachbildschirmvorrichtung
festzulegen. Das bedeutet, eine nichtleitfähige, auf der Innenseite einer
Frontplatte abgeschiedene Matrix trennt die Subpixel-Bereiche. Die
nichtleitfähige
Matrix wird mit einer Schicht aus leitfähigem Material überzogen,
so dass eine leitfähig
beschichtete Matrixstruktur gebildet wird. Darüber hinaus bedeckt in der vorliegenden
Erfindung die Schicht aus leitfähigem
Material lediglich die nichtleitfähige Matrix, so dass die Subpixel-Bereiche
keine darin abgeschiedene Schicht aus leitfähigem Material haben.
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Diese
und andere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
dem Fachmann auf dem Gebiet nach dem Lesen der folgenden detaillierten
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen zweifelsfrei offensichtlich,
die in den verschiedenen Figuren der Zeichnung veranschaulicht sind.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
beigefügten
Zeichnungen, die in die Patentbeschreibung einbezogen sind und einen
Bestandteil von ihr bilden, veranschaulichen Ausführungsformen der
Erfindung und dienen gemeinsam mit der Beschreibung zur Erläuterung
der Grundsätze
der Erfindung:
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1A bis 1G sind
Seitenansichten im Schnitt der Verfahrensschritte, die zur Erzeugung
einer leitfähig
beschichteten Matrixstruktur gemäß der vorliegenden
beanspruchten Erfindung angewendet werden.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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Damit
wird Bezug genommen auf die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung,
deren Beispiele in den beigefügten
Zeichnungen veranschaulicht sind. Obgleich die Erfindung in Verbindung
mit den bevorzugten Ausführungsformen
beschrieben wird, gilt als selbstverständlich, dass die Erfindung auf
diese Ausführungsformen
nicht beschränkt
sein soll. Im Gegenteil soll die Erfindung Alternativen, Modifikationen
und Äquivalente
umfassen, die in dem Grundsatz und Schutzumfang der Erfindung entsprechend
der Festlegung in den beigefügten
Ansprüchen
einbezogen sein können.
Darüber
hinaus sind in der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden
Erfindung zahlreiche spezielle Einzelheiten ausgeführt, um
ein gründliches
Verständnis
der vorliegenden Erfindung zu vermitteln. Für den Fachmann auf dem Gebiet
ist es jedoch augenscheinlich, dass die vorliegende Erfindung ohne
diese speziellen Einzelheiten praktiziert werden kann. In anderen
Fällen
sind gut bekannte Methoden, Prozeduren, Komponenten und Schaltkreise
nicht detailliert beschrieben worden, um die Aspekte der vorliegenden
Erfindung nicht unnötigerweise
undeutlicher werden zu lassen.
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Bezug
nehmend nun auf die 1A bis 1G sind
Seitenansichten im Schnitt von Verfahrensschritten gezeigt, die
zur Erzeugung einer leitfähig
beschichteten Matrixstruktur nach der vorliegenden Erfindung angewendet
werden. Speziell Bezug nehmend auf 1A ist
eine Seitenansicht im Schnitt für
den Ausgangspunkt der Erzeugung nach der vorliegenden Erfindung
gezeigt. Wie in 1A gezeigt wird, wird eine nichtleitfähige Black-Matrix 100 auf
der Innenseite 102 einer Frontplatte 104 abgeschieden.
Die nichtleitfähige
Black-Matrix 100 ist so konfiguriert, dass sie Zeilen und
Spalten von Subpixel-Bereichen auf der Innenseite 102 der
Frontplatte 104 trennt, wie mit 106 gezeigt wird.
Obgleich sich die vorliegende Erfindung auf eine nichtleitfähige Black-Matrix 100 bezieht,
gilt als selbstverständlich, dass
der Begriff "Black" die lichtundurchlässige Eigenschaft
der Matrix bezeichnet. Damit ist die vorliegende Erfindung genau
so gut geeignet, wenn man eine andere Farbe als schwarz hat. In
der vorliegenden Ausführungsform
wird eine nichtleitfähige Black-Matrixstruktur 100 (nachfolgend
bezeichnet als nichtleitfähige
Matrixstruktur) beispielsweise aus Polyimid unter Anwendung von
Methoden erzeugt, die auf dem Fachgebiet bekannt sind. Außerdem hat
die nichtleitfähige
Matrixstruktur 100 in der vorliegenden Ausführungsform
eine Höhe
von näherungsweise
20 bis 40 μm.
Obgleich in der vorliegenden Ausführungsform spezielle Materialien
und Abmessungen angegeben sind, eignet sich die vorliegende Erfindung
genau so gut unter Verwendung zahlreicher anderer Materialien, um
eine nichtleitfähige
Matrixstruktur 100 zu erzeugen, die über zahlreiche andere Abmessungen
verfügt.
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Damit
wird als nächstes
auf 1B der vorliegenden Erfindung Bezug genommen,
wo ein Photoresistmaterial 108 über der Innenseite 102 von Frontplatte 104 und
nichtleitfähiger
Matrixstruktur 100 abgeschieden wird. Wie in 1B gezeigt
wird, wird das Photoresistmaterial 108 auf der Oberseite der
nichtleitfähigen
Matrixstruktur 100 abgeschieden und Abschnitte 110 aus
Photoresistmaterial 108 darauf erzeugt. Darüber hinaus
setzt sich das Photoresistmaterial 108 auch in den Subpixel-Bereichen 106 ab.
In der vorliegenden Ausführungsform
weist das Photoresistmaterial 108 eine Mischung von Polyvinylalkohol
(PVA) und ein Metalldichromat auf, wie beispielsweise Ammoniumdichromat.
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Damit
wird als nächstes
auf die 1C Bezug genommen, wo das Photoresistmaterial 108 anschließend getrocknet
ist. Dabei wird eine getrocknete Schicht aus Photoresistmaterial 108 in
den Subpixel-Bereichen 106 auf der Innenseite 102 von
Frontplatte 104 erzeugt sowie auf der Oberseite der nichtleitfähigen Matrix 100.
Anschließend
wird die getrocknete Schicht aus Photoresistmaterial 108 an Licht,
typischerweise dargestellt mit den Strahlen 112, von der
Außenseite
der Frontplatte 104 exponiert, so dass die exponierte Schicht
aus Photoresistmaterial 108 härtet und an der Innenseite 102 von Frontplatte 104 haftet.
In der vorliegenden Ausführungsform
umfasst das Licht 112 ein aus einer Lichtquelle austretendes
ultraviolettes (UV)-Licht, nicht gezeigt, wobei die Quelle auf der
Außenseite
der Frontplatte 104 angeordnet ist. In der vorliegenden Erfindung
werden Abschnitte 110 des Photoresistmaterials 108 vom
Licht 112 durch Exponieren des Photoresistmaterials 108 an
Licht 112 von der Außenseite
der Frontplatte 104 durch die nichtleitfähige Matrixstruktur 100 abgedeckt.
In der Folge werden Abschnitte 110 des Photoresistmaterials 108 von
einer Exponierung abgehalten. Damit wird lediglich das in den Subpixel-Bereichen 106 abgeschiedene
Photoresistmaterial 108 gehärtet.
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Damit
wird als nächstes
auf 1D der vorliegenden Erfindung Bezug genommen,
wo anschließend
das Photoresistmaterial 108, das nicht an Licht 112 nach 1C exponiert
war, entfernt wird. Das bedeutet, dass Photoresistmaterial 108,
welches sich nicht in den Subpixel-Bereichen 106 befindet,
entfernt wird. Somit werden die Abschnitte 110 in 1B und 1C entfernt.
In der vorliegenden Ausführungsform
wird das nichtexponierte Photoresistmaterial 108 entfernt,
indem die nichtleitfähige Matrixstruktur 100 und
die Innenseite 102 der Frontplatte 104 mit Wasser
gespült
wird. Obgleich zur Entfernung des nichtexponierten Photoresistmaterials
in der vorliegenden Erfindung Wasser verwendet wird, ist die vorliegende
Erfindung genau so gut geeignet bei Anwendung zahlreicher anderer
Methoden zur Entfernung des nichtexponierten Photoresistmaterials.
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Damit
wird auf 1E Bezug genommen, wo nach der
Entfernung von nichtexponiertem Photoresistmaterial eine Schicht
aus leitfähigem
Material 114 über
der Innenseite 102 der Frontplatte 104 aufgedampft
wird. Es wird leitfähiges
Material 114 in einer solchen Weise verdampft, dass die
nichtleitfähige Matrixstruktur 100 und
die exponierte Schicht aus Photoresistmaterial 108, die
in den Subpixel-Bereichen 106 vorhanden ist, mit einer
Schicht aus leitfähigem
Material 114 überzogen
werden. In der vorliegenden Erfindung weist das leitfähige Material
Aluminium auf. Wie in 1E gezeigt wird, ist jetzt die nichtleitfähige Matrixstruktur 100 mit
einer Schicht aus leitfähigem
Material 114 überzogen.
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Damit
wird als nächstes
auf 1F Bezug genommen, wo nach der vorliegenden Erfindung
ein Ätzmittel
auf die Innenseite 102 der Frontplatte 104 aufgetragen
wird. Das Ätzmittel
greift das exponierte Photoresistmaterial 108 selektiv
an. Wie vorstehend ausgeführt
wurde, bleibt das exponierte Photoresistmaterial 108 jetzt überwiegend
ausschließlich
in den Subpixel-Bereichen 106 abgeschieden. Das Ätzmittel
entfernt das exponierte Photoresistmaterial 108 und demzufolge
das leitfähige
Material 114, welches das exponierte Photoresistmaterial 108 überdeckt. Das
bedeutet, dass das exponierte Photoresistmaterial 108,
wie in 1E gezeigt wird, von der Innenseite 102 der
Frontplatte 104 entfernt wird und ebenfalls das auf dem
exponierten Photoresistmaterial 108 abgeschiedene darüberliegende
leitfähige
Material 114 entfernt wird. Als Ergebnis werden das Photoresistmaterial 108 und
das abdeckende leitfähige
Material 114 ebenfalls von der Innenseite 102 der
Frontplatte 104 entfernt werden. Damit haben die Subpixel-Bereiche 106 keinerlei
darin abgeschiedenes Material und es bleibt lediglich leitfähiges Material 114 zurück, das
ausschließlich
die nichtleitfähige
Matrixstruktur 100 bedeckt. In der vorliegenden Ausführungsform weist
das Ätzmittel
Wasserstoffperoxid auf. Die vorliegende Erfindung ist jedoch genau
so gut für
die Verwendung zahlreicher anderer selektiver Ätzmittel außer Polyvinylalkohol (PVA)
und Metalldichromat geeignet, wie beispielsweise Wasserstoffperoxid/Ammoniumhydroxid-Lösung.
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Damit
wird auf 1G Bezug genommen, wonach dem Ätzschritt
von 1F eine leitfähig
beschichtete Matrixstruktur 116 erhalten wird. Insbesondere
wird jetzt die nichtleitfähige
Matrixstruktur 100 mit einer Schicht aus leitfähigem Material 114 beschichtet.
Darüber
hinaus werden die Subpixel-Bereiche 106 in keinerlei schädlicher
Weise mit irgendeiner Art von Material beschichtet. Als Ergebnis wird
Licht, das von den anschließend
in den Subpixel-Bereichen 106 abgeschiedenen Leuchtstoffen emittiert
wird, Licht von der Frontplatte weg reflektiert. Mit der vorliegenden
Erfindung wird daher gegenüber
konventionellen Flach bildschirmen eine Erhöhung der Strahlungsstärke erreicht.
Durch das Beschichten der nichtleitfähigen Matrixstruktur 100 mit einem
anderen Material als ITO ist die leitfähig beschichtete Matrixstruktur 116 der
vorliegenden Erfindung darüber
hinaus nicht der erhöhten
Rückstreuungsrate
ausgesetzt und muss nicht einen unerwünscht hohen Sekundäremissionskoeffizienten
hinnehmen, wie das in Verbindung mit konventionellen ITO-beschichtetem
Black-Matrixstrukturen der Fall ist. Als ein noch weiterer Vorteil
trennt die erhebliche Höhe
(20 bis 40 μm)
der erfindungsgemäßen, leitfähig beschichteten
Matrixstruktur 116 benachbarte Subpixel wirksam voneinander
und verhindert eine unerwünschte
Rückstreuung.
Die erhebliche Höhe und
die Leitfähigkeit
der erfindungsgemäßen, leitfähig beschichteten
Matrixstruktur 116 verhindern ein Entladen von dem Feldemitter
zu der Frontplatte. Indem das Entladen von den Feldemittern zu der
Frontplatte verhindert wird, erhöht
die vorliegende Erfindung die Robustheit des Flachbildschirms, in
welchem die leitfähig
beschichtete Matrixstruktur 116 zum Einsatz gelangt, gegenüber hoher
Spannung. Die leitfähige
Beschaffenheit der erfindungsgemäßen Matrixstruktur 116 ermöglicht darüber hinaus eine
leichte Entfernung von überschüssiger Ladung von
der Frontplatte des Flachbildschirms.
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Damit
gewährt
die vorliegende Erfindung eine leitfähig beschichtete Black-Matrixstruktur,
die benachbarte Subpixel wirksam separiert. Die vorliegende Erfindung
gewährt
ferner eine leitfähig
beschichtete Black-Matrixstruktur, die nicht die erhöhte Rate
der Rückstreuung
hat sowie den unerwünscht hohen
Sekundäremissionskoeffizienten
was in Verbindung mit einer ITO-beschichteten Black-Matrixstruktur
der Fall ist. Die vorliegende Erfindung löst die vorgenannten Aufgaben
ohne Erzeugung einer stark reflektierenden Schicht in den Subpixel-Bereichen des Flachbildschirms.
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Die
vorstehend ausgeführten
Beschreibungen spezieller Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung sind für die Aufgaben der Veranschaulichung
und Beschreibung geboten worden. Diese sind nicht so auszulegen,
dass sie erschöpfend
sind oder die Erfindung auf die genauen offenbarten Formen beschränken, so
dass angesichts der vorstehend ausgeführten Lehre naheliegend zahlreiche Modifikationen
und Variationen möglich
sind. Die Ausführungsformen
wurden gewählt
und beschrieben, um die Grundsätze
der Erfindung sowie ihre praktische Anwendung bestmöglich zu
erklären,
um dadurch der Fachwelt die beste Nutzung der Erfindung und zahlreiche
Ausführungsformen
mit zahlreichen Modifikationen zu ermöglichen, die für die spezielle
vorgesehene Anwendung geeignet sind. Der Schutzumfang der Erfindung
ist als durch die beigefügten
Ansprüche
und deren Äquivalente
festgelegt anzusehen.