FR2877740A1 - Appareil de modelage des contours d'une couche mince et procede de fabrication d'un substrat de reseau de filtres chromatiques utilisant celui-ci - Google Patents

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Abstract

Un procédé de fabrication d'un substrat de réseau de filtres chromatiques consiste à former une matrice noire (102) sur un substrat (101), former des filtres chromatiques rouge, vert, bleu (104R, 104V, 104B) sur le substrat (101) sur lequel la matrice noire (102) est formée, former une surcouche (122) comprenant un filtre chromatique blanc (104W) sur le substrat sur lequel les filtres chromatiques rouge, vert, bleu (104R, 104V, 104B) sont formés, aligner un moule souple de panneau plat sur la surcouche (122) ; et lisser la surcouche (122) en utilisant le moule souple de panneau plat (180).Application à la fabrication d'un panneau d'affichage à cristaux liquides de type à alignement vertical sans formation des motifs par des procédés de photolithographie.

Description

APPAREIL DE MODELAGE DES CONTOURS D'UNE COUCHE MINCE ET
PROCEDE DE FABRICATION D'UN SUBSTRAT DE RESEAU DE FILTRES
CHROMATIQUES UTILISANT CELUI-CI
La présente invention concerne un dispositif d'affichage à cristaux liquides et, plus particulièrement, un appareil de modelage des contours d'une couche mince et un procédé de fabrication d'un substrat de réseau de filtres chromatiques utilisant celui-ci. Bien que la présente invention soit appropriée pour une large portée d'applications, elle est particulièrement appropriée pour un appareil de modelage des contours d'une couche mince qui peut effectuer un procédé de modelage des contours sans utiliser un procédé de photolithographie.
Généralement, un affichage à cristaux liquides (LCD) commande la transmissivité de lumière d'un cristal liquide par utilisation d'un champ électrique, affichant ainsi une image. Le dispositif d'affichage à cristaux liquides comprend un panneau d'affichage à cristaux liquides dans lequel les cellules de cristaux liquides sont agencées sous une forme de matrice, et un circuit d'attaque destiné à attaquer ou commander le panneau d'affichage à cristaux liquides. Dans le panneau d'affichage à cristaux liquides, une électrode de référence, telle qu'une électrode commune, et des électrodes de pixel sont prévues pour appliquer le champ électrique à chacune des cellules de cristaux liquides. Généralement, les électrodes de pixel sont formées sur un substrat inférieur dans des cellules de cristaux liquides individuelles, et l'électrode commune est solidaire et formée sur la surface entière du substrat supérieur. Les électrodes de pixel sont connectées à des transistors à couches minces TFT, qui sont utilisés comme dispositifs de commutation. Les électrodes de pixel conjointement avec l'électrode commune attaquent le cristal liquide selon un signal de données fourni par l'intermédiaire du TFT.
La figure 1 est une vue en perspective agrandie d'un panneau d'affichage à cristaux liquides de l'art connexe. En se référant à la figure 1, le panneau d'affichage à cristaux liquides de l'art connexe comprend un substrat de réseau de filtres chromatiques 10 et un substrat de réseau de transistors à couches minces 20, qui sont liés ensemble. Des molécules de cristaux liquides 8 se trouvent entre le substrat de réseau de filtres chromatiques 10 et le substrat de réseau de transistors à couches minces 20. Les molécules de cristaux liquides 8 tournent en réponse au signal de données qui leur est appliqué, commandant ainsi la quantité de lumière transmise à travers le substrat de réseau de transistors à couches minces 20.
Le substrat de réseau de filtres chromatiques 10 comprend un filtre chromatique 4, une matrice noire 2 et une électrode commune 6, qui sont formés sur la surface arrière du substrat supérieur 1. Le filtre chromatique 4 comprend des filtres R.\Brevets\24000\24083 doc - 28 juin 2005 - 1/30 chromatiques rouge (R), vert (V) et bleu (B) pour permettre un affichage en couleur. La matrice noire 2 est formée entre les filtres chromatiques 4 adjacents pour absorber la lumière provenant des cellules adjacentes, empêchant ainsi une détérioration du contraste.
Le substrat de réseau de transistors à couches minces 20 comporte une ligne de données 18 et une ligne de grille 12, qui sont formées pour se croiser l'une l'autre. Un film isolant de grille (non représenté) est formé sur la ligne de grille 12 et sur la surface entière d'un substrat inférieur 21. Un TFT 16 est formé adjacent à l'endroit où la ligne de données 18 et la ligne de grille 12 se croisent. Le TFT 16 comprend une électrode de grille connectée à la ligne de grille 12, une électrode de source connectée à la ligne de données 18, et une électrode de drain connectée à l'électrode de pixel 14 et une couche active avec une partie de canal. La couche active est en contact avec les électrodes de source et de drain avec des couches de contact ohmique. Le TFT 16 fournit sélectivement un signal de données de la ligne de grille 18 à l'électrode de pixel 14 en réponse à un signal de grille provenant de la ligne de grille 12.
L'électrode de pixel 14 est située dans une zone de cellule qui est définie par la ligne de données 18 et la ligne de grille 12, et est formée d'un matériau conducteur transparent ayant une haute transmissivité de la lumière. Une différence de potentiel est générée entre l'électrode de pixel 14 et l'électrode commune 16 par un signal de données fourni à travers l'électrode de drain. La différence de potentiel amène les molécules de cristaux liquides 8, qui sont situées entre le substrat inférieur 21 et le substrat supérieur 1, à tourner par anisotropie diélectrique. En conséquence, la lumière fournie à l'électrode de pixel 14 à partir d'une source de lumière est transmise à travers la molécule de cristaux liquides 8 au substrat supérieur 1.
Chaque pixel du panneau d'affichage à cristaux liquides montré sur la figure 1 comprend un sous-pixel pour réaliser le rouge (R), un sous-pixel pour réaliser le vert (V) et un sous-pixel pour réaliser le bleu (B). Dans le cas d'un pixel composé de sous-pixels R, V, B, seulement environ 27 % à 33 % de la lumière émise à partir d'un rétroéclairage est transmise à travers le filtre chromatique 4. Afin de résoudre un tel problème, un substrat de réseau de filtres chromatiques du panneau d'affichage à cristaux liquides ayant un agencement de sous-pixel différent a été proposé.
La figure 2 est un diagramme en coupe du substrat de réseau de filtres chroma-tiques de l'art connexe comportant un filtre chromatique blanc. Le substrat de réseau de filtres chromatiques du panneau d'affichage à cristaux liquides montré sur la figure 2 comporte des sous-pixels rouge (R), vert (V), bleu (B) et blanc (W), 4R, 4V, 4B et 4W. Dans un panneau d'affichage à cristaux liquides ayant le sous-pixel W, la quantité de lumière émise à travers le filtre chromatique 4 est supérieure à 85 % de la RBrevets \24000A24083 doc - 28 juin 2005 - 2730 lumière émise à partir d'un rétroéclairage. En conséquence, la valeur moyenne de la lumière émise par chaque pixel composé de sous-pixels R, V, B, W est relativement élevée, améliorant ainsi la luminosité.
Les figures 3A à 3L sont des vues en coupe représentant un procédé de fabri- cation du substrat de réseau de filtres chromatiques de l'art connexe du panneau d'affichage à cristaux liquides montré sur la figure 2. Tout d'abord, une couche opaque 54, telle que montrée sur la figure 3A, est formée sur le substrat supérieur 1 par une méthode parmi une pulvérisation cathodique, un dépôt à la tournette (couchage centrifuge) et un dépôt sans tournette. La couche opaque 54 est une résine opaque ou un métal opaque, tel que le chrome (Cr). Ultérieurement, un motif de résine photosensible 52 est formé sur la couche opaque 54 par un procédé de photo-lithographie en utilisant un premier masque 50 qui définit une zone d'exposition SI et un zone de protection S2. La couche opaque 54 est formée en motif (modelage des contours) par un procédé de gravage utilisant le motif de résine photosensible 52, formant ainsi une matrice noire 2 sur le substrat supérieur 1, comme montré sur la figure 3B.
Une résine rouge 58, telle que montrée sur la figure 3C, est étalée sur la surface entière du substrat supérieur 1 sur lequel la matrice noire 2 est formée. Ultérieure-ment, la résine rouge 58 est formée en motif par un procédé de photolithographie en utilisant un deuxième masque 56 qui définit la zone d'exposition S1 et la zone de protection S2, formant ainsi un filtre chromatique rouge 4R, comme montré sur la figure 3D.
Une résine verte 60, comme montré sur la figure 3E, est étalée sur la surface entière du substrat supérieur 1 sur lequel le filtre chromatique 4R est formé. Ultérieu- rement, la résine verte 60 est formée en motif par un procédé de photolithographie en utilisant un troisième masque 62 qui définit la zone d'exposition S1 et la zone de protection S2, formant ainsi un filtre chromatique vert 4V, comme montré sur la figure 3F.
Une résine verte 60, comme montré sur la figure 3E, est étalée sur la surface entière du substrat supérieur 1 sur lequel le filtre chromatique rouge 4R est formé. Ultérieurement, la résine verte 60 est formée en motif par un procédé de photolithographie utilisant un troisième masque 62 qui définit la zone d'exposition S1 et la zone de protection S2, formant ainsi un filtre chromatique vert 4V, comme montré sur la figure 3F.
Une résine bleue 64, comme montré sur la figure 3G, est étalée sur la surface entière du substrat supérieur 1 sur lequel le filtre chromatique vert 4V est formé. Ultérieurement, la résine bleue 64 est formée en motif par un procédé de photolithographie utilisant un quatrième masque 66 qui définit la zone d'exposition S 1 et la R\Brevets\24000,24083. doc - 28 juin 2005 - 3/30 zone de protection S2, formant ainsi un filtre chromatique bleu 4B, comme montré sur la figure 3H.
Une résine blanche 68, telle que montrée sur la figure 3I, est étalée sur la surface entière du substrat supérieur 1 sur lequel le filtre chromatique bleu 4B est formé. La résine blanche 68 est un matériau isolant organique comprenant une résine acrylique. Ultérieurement, la résine blanche 68 est formée en motif par un procédé de photolithographie utilisant un cinquième masque 70 qui définit la zone d'exposition S1 et la zone de protection S2, formant ainsi un filtre chromatique blanc 4W, comme montré sur la figure 3J.
Un matériau isolant organique est étalé sur le substrat supérieur 1 sur lequel le filtre chromatique blanc 4W est formé, formant ainsi une surcouche 22, comme montré sur la figure 3K. ensuite, un matériau organique 76 est étalé sur la surface entière de la surcouche 22 sur le substrat supérieur 1. Ultérieurement, le motif de résine photosensible 74 est formé par un procédé de photolithographie utilisant un sixième masque 72 qui définit la zone d'exposition S1 et la zone de protection S2. Le matériau organique 76 est formé en motif par le motif de résine photosensible 74, formant ainsi une entretoise 24, comme montré sur la figure 3L.
Un procédé à six masques est requis pour former le substrat de réseau de filtres chromatiques montré sur la figure 2. Dans ce cas, les coûts sont élevés du fait que le procédé de fabrication est compliqué. Ainsi, il existe un besoin pour réduire les coûts de fabrication en simplifiant le procédé de fabrication.
La figure 4 est une vue en perspective agrandie représentant un panneau d'affichage à cristaux liquides de type alignement vertical de l'art connexe. Le dispositif d'affichage à cristaux liquides montré sur la figure 4 peut réaliser un mufti- domaine en amenant le cristal liquide à comporter plusieurs directions d'agencement en utilisant une nervure 34. A savoir, dans le panneau d'affichage à cristaux liquides du type alignement vertical montré sur la figure 4, le champ électrique appliqué au cristal liquide subit une distorsion par la nervure 34, de sorte que le cristal liquide est agencé dans des directions symétriques centrées sur la nervure 34, l'angle de vision étant ainsi élargi.
Les figures 5A à 5E sont des vues en coupe d'un procédé de fabrication du substrat de réseau de filtres chromatiques montré sur la figure 4. En se référant à la figure 5A, la matrice noire 2 est formée sur le substrat supérieur 1. Après que la résine opaque ou que le métal est étalé sur le substrat supérieur 1, la matrice noire 2 est formée en formant en motif la résine opaque ou le métal opaque par un procédé de photolithographie utilisant un masque et un procédé de gravage. La résine opaque peut être, par exemple, du noir de carbone et le métal opaque peut être, par exemple, du chrome (Cr) ou de l'oxyde de chrome (CrOx/Cr/CrOx, CrOx/Cr/CrSix).
R:ABrevets\24000A24083 doc - 28 juin 2005 - 4;30 En se référant à la figure 5B, le filtre chromatique 4 est formé sur le substrat supérieur 1 sur lequel la matrice noire 2 est formée. Après que chacune des résines de couleur rouge, vert et bleu est étalée sur la surface entière du substrat supérieur 1 sur lequel la matrice noire 2 est formée, le filtre chromatique est formé lorsque chacune des résines de couleur rouge, vert et bleu sont formées en motif par un procédé de photolithographie utilisant un masque.
En se référant à la figure 5C, une surcouche 22 est formée sur le substrat supérieur 1 sur lequel le filtre chromatique 4 est formé. La surcouche 22 est formée en étalant une couche isolante transparente, telle qu'une résine acrylique ou une résine époxy, sur la surface entière du substrat supérieur 1 sur lequel le filtre chromatique 4 est formé.
En se référant à la figure 5D, une électrode commune 6 est formée sur le substrat supérieur 1 sur lequel la surcouche 22 est formée. L'électrode commune 6 est formée en déposant un film conducteur transparent, tel qu'en ITO ou en IZO, sur la surface entière du substrat supérieur 1 sur lequel la surcouche est formée.
En se référant à la figure 5E, une nervure 34 est formée sur le substrat supérieur 1 sur lequel l'électrode commune 6 est formée. Après qu'une résine de polymère, telle qu'une résine acrylique ou une résine époxy, est étalée sur la surface entière du substrat supérieur 1 sur lequel l'électrode commune 1 est formée, la nervure 34 de résine de polymère est formée par formation en motif par un procédé de photolithographie.
Dans le procédé de fabrication du panneau d'affichage à cristaux liquides de type alignement vertical de l'art connexe, une pluralité de motifs sont formés par des procédés de photolithographie. Le procédé de photolithographie est une série de photoprocédés comprenant les étapes consistant à étaler une résine photosensible, aligner les masques, exposer et développer. Le procédé de photolithographie présente des problèmes en ce qu'il requiert un long temps, une solution de développement pour développer la résine photosensible et trop de motif de résine photosensible se perd, et un équipement d'exposition coûteux est requis. De plus, le procédé de formation de la nervure 34 et le procédé de formation de la surcouche 22 sont séparément effectués, conduisant ainsi au problème d'augmentation du temps du procédé de fabrication et du coût.
En conséquence, la présente invention concerne un procédé de fabrication d'un substrat de réseau de filtres chromatiques qui pare essentiellement à un ou plusieurs des problèmes dus aux limitations et aux désavantages de l'art connexe.
Un objet de la présente invention consiste à proposer un procédé de fabrication d'un substrat de réseau de filtres chromatiques qui simplifie le procédé de fabrication.
R \Brevets\24000,24083 doc - 28 juin 2005 - 5/30 Un autre objet de la présente invention consiste à proposer un procédé de fabrication d'un substrat de réseau de filtres chromatiques comportant une surcouche ayant une surface lisse.
Un autre objet de la présente invention consiste à proposer un appareil de modelage des contours sans utiliser un procédé de photolithographie et un procédé de fabrication d'un substrat de réseau de filtres chromatiques utilisant celui-ci.
Pour atteindre ces avantages et autres et selon le but de la présente invention, telle que réalisée et largement décrite, un procédé de fabrication d'un substrat de réseau de filtres chromatiques comprend les étapes consistant à former une matrice noire sur un substrat, former des filtres chromatiques rouge, vert, bleu sur le substrat sur lequel la matrice noire est formée, former une surcouche comprenant un filtre chromatique blanc sur le substrat sur lequel les filtres chromatiques rouge, vert et bleu sont formés, aligner un moule souple de panneau plat sur la surcouche et lisser la surcouche en utilisant le moule souple de panneau plat.
De préférence, le procédé comprend les étapes consistant à :former une matrice noire sur un substrat; former des filtres chromatiques rouge, vert, bleu sur le substrat sur lequel la matrice noire est formée; former une surcouche comprenant un filtre chromatique blanc sur le substrat sur lequel les filtres chromatiques rouge, vert, bleu sont formés; aligner un moule souple de panneau plat sur la surcouche; et lisser la surcouche en utilisant le moule souple de panneau plat.
Selon un mode de réalisation, l'étape de formation de la matrice noire comprend les étapes consistant à : - former une couche opaque et une réserve de gravure sur le substrat; - former un motif de réserve de gravure en pressant un premier moule souple dans la réserve de gravure, dans lequel le premier moule souple comporte une rainure qui correspond à la matrice noire; et - graver la couche opaque en utilisant le motif de réserve de gravure comme masque.
Selon un autre mode de réalisation, le premier moule souple et le deuxième 30 moule souple sont formés d'un matériau hydrophobe.
Selon un autre mode de réalisation, l'étape de formation du motif de réserve de gravure comprend les étapes consistant à : - presser le premier moule souple dans la réserve de gravure à environ son propre poids; et durcir modérément la réserve de gravure.
Selon un autre mode de réalisation, le premier moule souple et le deuxième moule souple sont formés d'un matériau hydrophobe.
R.\Brevets \24000\24083. doc - 28 juin 2005 - 6/30 Selon un autre mode de réalisation, l'étape de formation des filtres chromatiques rouge, vert, bleu sur le substrat sur lequel la matrice noire est formée comprend les étapes consistant à : - former une résine, qui correspond à l'un quelconque des filtres chromati- ques rouge, vert, bleu sur le substrat; et - former le filtre chromatique en pressant un deuxième moule souple dans la résine, qui correspond à l'un quelconque des filtres chromatiques rouge, vert, bleu dans lequel le deuxième moule souple comporte une rainure qui correspond au filtre chromatique.
lo Selon un autre mode de réalisation, le premier moule souple et le deuxième moule souple sont formés d'un matériau hydrophobe.
Selon un autre mode de réalisation, l'étape de formation du filtre chromatique en pressant le deuxième moule souple dans la résine comprend l'étape consistant à : - presser le deuxième moule souple dans la résine à environ son propre poids; et durcir modérément la résine par cuisson à une température d'environ 130 C pendant environ 10 minutes à 2 heures ou par irradiation d'un rayon ultraviolet sur la résine.
Selon un mode de réalisation, la surcouche comprend le filtre chromatique blanc qui est formé d'un matériau hydrophile.
Selon un autre mode de réalisation, la surcouche comprenant le filtre chromati- que blanc est formée de l'un parmi un polymère liquide et un polymère liquéfié.
Selon un autre mode de réalisation, le premier moule souple (150) comprend l'un parmi le polydiméthylsiloxane PDMS, le polyuréthane et une résine de novolaque réticulée.
Dans un autre aspect de l'invention, un procédé de fabrication d'un substrat de réseau de filtres chromatiques comprend les étapes consistant à former une matrice noire sur un substrat, former des filtres chromatiques rouge, vert, bleu sur le substrat sur lequel la matrice noire est formée, revêtir une résine transparente sur le substrat sur lequel les filtres chromatiques rouge, vert et bleu sont formés, aligner un moule souple ayant une rainure et une saillie sur une partie supérieure du substrat sur lequel la résine transparente est formée, et former simultanément au moins deux parmi un filtre chromatique blanc, une surcouche et une entretoise en utilisant le moule souple.
Selon un mode de réalisation de ce procédé, l'étape de formation simultanée du filtre chromatique blanc, de la surcouche et de l'entretoise en utilisant le moule souple comprend les étapes consistant à : - presser le moule souple, qui comporte une rainure qui correspond à l'entretoise, dans la résine transparente; et RBrevets\24000\24083 doc - 28 juin 2005 7/30 - former l'entretoise en déplaçant la résine transparente dans la rainure et former la surcouche qui est plate en ayant la surface du moule souple en contact avec la résine transparente et comprenant le coloré blanc.
De préférence, l'étape de pressage du moule souple, qui comporte une rainure correspondant à l'entretoise, sur la résine transparente comprend les étapes consistant à: - presser le moule souple dans la résine transparente à environ son propre poids; et - durcir modérément la résine transparente par cuisson à une température d'environ 130 C pendant environ 10 minutes à 2 heures ou en irradiant un rayon ultraviolet sur la résine transparente.
Selon un mode de réalisation, la résine transparente est formée de l'un parmi un pré-polymère liquide et un polymère liquéfié.
Selon un autre mode de réalisation, le moule souple comprend l'un parmi le polydiméthylsolixane PDMS, le polyuréthane et une résine de novolaque réticulée.
Dans un autre aspect de l'invention, un procédé de fabrication d'un substrat de réseau de filtres chromatiques comprend les étapes consistant à former une matrice noire qui définit des zones de pixel sur un substrat, former un filtre chromatique dans les zones de pixel, revêtir une résine transparente sur le substrat où le filtre chromati- que est formé, aligner un moule souple comportant une rainure et une saillie sur une partie supérieure du substrat où la résine transparente est formée, et former une surcouche en moulant la résine transparente avec le moule souple, et former simultanément une nervure pour chaque zone de pixel de sorte qu'une direction d'agencement d'un cristal liquide est ajustée pour se trouver dans une pluralité de directions.
L'étape de formation simultanée de la nervure et de la surcouche comprend de préférence les étapes consistant à : - presser le moule souple, qui comporte la rainure correspondant à la nervure, dans la résine transparente; et - former la nervure en déplaçant la résine transparente dans la rainure, et former la surcouche qui est plate en ayant la surface du moule souple en contact avec la résine transparente.
Selon un mode de réalisation, l'étape de pressage du moule souple, qui comporte la rainure correspondant à la nervure, sur la résine transparente comprend les étapes consistant à : - presser le moule souple dans la résine transparente à environ son propre poids; et R_ABrevets\24000A24083 doc - 28 juin 2005 - 8.'30 - durcir modérément la résine transparente par cuisson à une température d'environ 130 C pendant environ 10 minutes à 2 heures ou en irradiant un rayon ultraviolet sur la résine transparente.
Selon un autre mode de réalisation, la résine transparente est formée de l'un 5 parmi un pré-polymère liquide et un polymère liquéfié.
Selon un autre mode de réalisation, le moule souple comprend l'un quelconque parmi le polydiméthylsiloxane PDMS, le polyuréthane et une résine de novolaque réticulée.
L'invention propose également un appareil de modelage des contours d'une couche mince destiné à fabriquer un substrat de réseau de filtres chromatiques qui comporte une matrice noire destinée à empêcher une fuite de lumière, un filtre chromatique destiné à réaliser une couleur, une surcouche destinée à compenser une différence échelonnée par le filtre chromatique et une nervure, formée simultanément du même matériau que la surcouche, destinée à ajuster une direction d'agencement d'un cristal liquide, qui est caractérisé en ce qu'il comprend: un moule souple qui comporte une partie en saillie formée au niveau d'une zone correspondant à la surcouche, et une rainure formée au niveau d'une zone correspondant à la nervure qui fait saillie à partir de la surface.
Selon un mode de réalisation, la surcouche et la nervure sont formées de l'un 20 quelconque parmi un pré-polymère liquide et un polymère liquéfié.
Selon un autre mode de réalisation, l'élément choisi parmi le prépolymère liquide et le polymère liquéfié se déplace dans la rainure par une force capillaire au contact du moule souple.
Selon un autre mode de réalisation, le moule souple comprend l'un parmi le polydiméthylsiloxane PDMS, le polyuréthane et une résine de novolaque réticulée.
Il doit être compris que tant la description générale précédente que la description détaillée suivante sont données à titre d'exemple et d'explication et sont censées fournir une explication supplémentaire de l'invention telle que revendiquée.
Ces objets et d'autres de l'invention ressortiront de la description détaillée suivante des modes de réalisation de la présente invention en référence aux dessins annexés.
La figure 1 est une vue en perspective agrandie d'un panneau d'affichage à cristaux liquides de l'art connexe.
La figure 2 est une vue en coupe d'un substrat de réseau de filtres chromatiques 35 de l'art connexe comportant un filtre chromatique blanc.
Les figures 3A à 3L sont des vues en coupe représentant un procédé de fabrication du substrat de réseau de filtres chromatiques de l'art connexe montré sur la figure 2.
R \Brevets \24000\24083. doc - 28 juin 2005 - 9/30 La figure 4 est une vue en perspective agrandie représentant un panneau d'affichage à cristaux liquides de type alignement vertical de l'art connexe.
Les figures 5A à 5E sont des vues en coupe pour un procédé de fabrication du panneau d'affichage à cristaux liquides de type alignement vertical montré sur la 5 figure 1.
La figure 6 est une vue en plan d'un substrat de réseau de filtres chromatiques d'un panneau d'affichage à cristaux liquides selon un premier mode de réalisation de la présente invention.
La figure 7 est une vue en coupe du substrat de réseau de filtres chromatiques 10 montré sur la figure 6.
Les figures 8A à 8M sont des vues en coupe représentant un procédé de fabrication du substrat de réseau de filtres chromatiques montré sur la figure 7.
La figure 9 est une vue en coupe d'un substrat de réseau de filtres chromatiques selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention.
Les figures 10A à 10D sont des vues en coupe pour un procédé de fabrication du substrat de réseau de filtres chromatiques montré sur la figure 9.
La figure 11 est une vue en coupe d'un substrat de réseau de filtres chromatiques selon un troisième mode de réalisation de la présente invention.
Les figures 12A à 12B sont des vues en coupe pour un procédé de fabrication 20 du substrat de réseau de filtres chromatiques montré sur la figure 11.
La figure 13 est une vue en coupe d'un substrat de réseau de filtres chromatiques selon un quatrième mode de réalisation de la présente invention; les figures 14A à 14F sont des vues en coupe pour un procédé de fabrication du substrat de réseau de filtres chromatiques montré sur la figure 13; la figure 15 est une vue en plan d'un panneau d'affichage à cristaux liquides de type alignement vertical selon un cinquième mode de réalisation de la présente invention; la figure 16 est une vue en coupe du panneau d'affichage à cristaux liquides de type alignement vertical, prise suivant la ligne I-I' de la figure 15; et les figures 17A à 17E sont des vues en coupe pour un procédé de fabrication du panneau d'affichage à cristaux liquides de type alignement vertical montré sur la figure 16.
On fera à présent référence en détail aux modes de réalisation préférés de la présente invention, dont des exemples sont illustrés dans les dessins annexés. Ci- après, les modes de réalisation préférés de la présenteinvention seront décrits en détail en référence aux figures 6 à 17E.
Les figures 6 à 7 sont respectivement une vue en plan et une vue en coupe représentant un substrat de réseau de filtres chromatiques selon un premier mode de R\Brevets\24000\24083 doc - 28 juin 2005 - 10/30 réalisation de la présente invention. En se référant aux figures 6 et 7, un substrat de réseau de filtres chromatiques selon le premier mode de réalisation de la présente invention comprend une matrice noire 102 formée sur un substrat supérieur 101; des filtres chromatiques rouge, vert et bleu 104R, 104V et 104B; et une surcouche 122 comportant un filtre chromatique blanc 104W; et une entretoise 124 formée sur la surcouche 122.
La matrice noire 102 est formée sur le substrat supérieur 101 sous forme de matrice pour définir une pluralité de zones de cellules où les filtres chromatiques 104 sont formés, et pour empêcher une interférence de lumière entre les cellules adja- Gentes. La matrice 102 est formée pour chevaucher des zones d'un substrat de réseau de transistors à couches minces excepté une électrode de pixel. A titre d'exemple, la matrice noire 102 chevauche les lignes de grille, les lignes de données et les transis-tors à couches minces du substrat de réseau de transistors à couches minces.
Le filtre chromatique 104 est formé dans des zones de cellules définies par la matrice noire 102. Le filtre chromatique 104 comprend un filtre chromatique rouge 104R, un filtre chromatique vert 104V, un filtre chromatique bleu 104B et un filtre chromatique blanc 104W pour réaliser des couleurs R, V, B et W. La surcouche 122 est formée pour comprendre le filtre chromatique blanc 104W. En d'autres termes, la surcouche 122 est formée de même matériau et avec la même hauteur que le filtre chromatique blanc 104W. Une entretoise 124 est formée sur la matrice noire 102 pour maintenir un espace de cellule entre le substrat de réseau de filtres chromatiques et le substrat de réseau de transistors à couches minces.
Les figures 8A à 8M sont des vues en coupe pour un procédé de fabrication du substrat de réseau de filtres chromatiques montré sur la figure 7. Tout d'abord, une résine opaque ou un métal opaque, tel que le chrome (Cr) est étalé sur la surface entière du substrat supérieur, formant ainsi une couche opaque 154, comme montré sur la figure 8A. Une première solution de réserve de gravure 156 est formée sur la couche opaque 154 par un procédé d'étalement, tel qu'une pulvérisation par buse, un dépôt à la tournette (couchage centrifuge) ou un dépôt sans tournette. Ici, la solution de réserve de gravure 156 est un matériau qui possède une résistance à la chaleur et une résistance chimique, telle qu'une résine de novolaque d'environ 5 à 30 % en poids ajouté à une solution d'éthanol.
Ultérieurement, un premier moule souple 150 comportant une rainure 152a et une partie en saillie 152b est aligné sur une partie supérieure de la solution de réserve de gravure 156. La rainure 152a du premier moule souple correspond à une zone où la matrice noire doit être formée. Le premier moule souple 150 est formé d'un maté- R:\Brevets\24000\24083. doc - 28 juin 2005 - 11/30 riau de caoutchouc ayant une haute élasticité, tel que le polydiméthylsiloxane (PDMS), le polyuréthane ou une résine de novolaque réticulée.
Le premier moule souple 150 est pressé dans la solution de réserve de gravure 156 à environ son propre poids pendant une période désignée, telle que d'environ 10 minutes à 2 heures, pour amener la surface de la partie en saillie 152b du moule souple 150 à venir en contact avec la couche opaque 154. A ce moment, le substrat 101 peut être cuit à une température d'environ 130 C, ou un rayon ultraviolet peut être irradié sur la solution de réserve de gravure 156 de façon à durcir modérément la solution de réserve de gravure 156. La solution de réserve de gravure 156 se déplace dans la rainure 152a du premier moule souple par un effet capillaire, qui est généré par une pression entre le premier moule souple 150 et le substrat 101, et une force de répulsion entre le premier moule souple et la solution de réserve de gravure 156. Par suite, comme montré sur la figure 8B, un premier motif de réserve de gravure 148 est formé lequel a une forme de motif inversement transféré à partir de la rainure 152a du premier moule souple.
Après que le premier moule souple 150 est séparé du substrat 101, la couche opaque 154 est formée en motif par un procédé de gravure utilisant le premier motif de réserve de gravure comme masque, formant ainsi la matrice noire 102, con-mie montré sur la figure 8C. Ultérieurement, tout motif de réserve de gravure 148 restant sur la matrice noire 102 est enlevé par un procédé de décapage utilisant un système alcoolique respectueux de l'environnement, par exemple.
Une résine rouge 158 est étalée sur la surface entière du substrat supérieur 101 sur lequel la matrice noire 102 est formée, comme montré sur la figure 8D. La résine rouge 158 comprend un polymère hautement hydrophile. Le polymère hautement hydrophile est un pré-polymère liquide, un polymère liquéfié ou un matériau dans lequel un radical hydrophile est substitué dans un système acrylique ou une chaîne polymère de système époxy qui a une haute transmittance.
Ultérieurement, un deuxième moule souple 160 ayant une rainure 162a et une partie en saillie 162b est aligné sur la partie supérieure de la résine rouge 158. La rainure 162a du deuxième moule souple correspond à une zone où le filtre chromatique doit être formé. Le deuxième moule souple 160 est formé d'un matériau de caoutchouc hydrophobe ayant une haute élasticité, pour empêcher une contamination par la résine rouge 158. Le deuxième moule souple 160 est formé de polydiméthylsiloxane (PDMS), de polyuréthane ou de résine de novolaque réticulée.
Le deuxième moule souple 1560 est pressé dans la résine rouge 158 à environ son propre poids pendant une période désignée, telle qu'environ 10 minutes à 2 heures, pour amener la surface de la partie en saillie 162b du deuxième moule souple 160 à venir en contact avec le substrat 101 et/ou la matrice noire 102. A cet R. \Brevets\24000\24083.doc - 28 juin 2005 12/30 instant, le substrat 101 peut être cuit à une température d'environ 130 C, ou un rayon ultraviolet peut être irradié sur la résine rouge 158 pour durcir modérément la résine rouge 158. L'intensité UV est conforme à au moins un photoinitiateur et à un matériau de base qui sont inclus dans la résine rouge 158. A titre d'exemple, l'intensité UV est d'environ 2 000 à 2 500 mJ/cm2 si un matériau de base inclus dans la résine rouge 158 est l'époxy, et l'intensité UV est d'environ 500 à 1 000 mJ/cm2 si le matériau de base est acrylique. La résine rouge 158 se déplace dans la rainure 162a et le deuxième moule souple par une force capillaire, qui est générée par une pression entre le deuxième moule souple 160 et le substrat 101, et une force de répulsion entre le deuxième moule souple 160 et la résine rouge 158. Par suite, comme montré sur la figure 8E, le filtre chromatique rouge 104R qui a une forme de motif inversement transféré à partir de la rainure 162a du deuxième moule souple est formé.
Une résine verte 164 est étalée sur la surface entière du substrat supérieur 101 sur lequel le filtre chromatique rouge 104R est formé, comme montré sur la figure 8F. La résine verte 164 comprend le polymère hydrophile précédent. Ultérieurement, un troisième moule souple 166 ayant la rainure 168a et la partie en saillie 168b est aligné sur la partie supérieure de la résine verte 164. La rainure 168a sur le troisième moule souple correspond à une zone où le filtre chromatique vert doit être formé. Le troisième moule 166 est formé d'un matériau de caoutchouc hydrophobe ayant une haute élasticité comme mentionné ci-dessus. Le troisième moule souple 166 est pressé dans la résine verte 164 à environ son propre poids pendant une période désignée, telle que d'environ 10 minutes à 2 heures, pour amener la surface de la partie en saillie 168b du troisième moule souple 166 à venir en contact avec au moins l'un parmi le substrat 101, le filtre chromatique rouge 104R et la matrice noire 102.
Ensuite, le substrat 101 peut être cuit à une température d'environ 130 C, ou un rayon ultraviolet peut être irradié sur la résine verte 164 pour durcir modérément la résine verte 164. L'intensité UV est conforme à au moins l'un parmi un photoinitiateur et un matériau de base qui sont inclus dans la résine verte 164. A titre d'exemple, l'intensité UV est d'environ 2 000 à 2 500 mJ/cm2 si un matériau de base inclus dans la résine verte 164 est l'époxy, et l'intensité UV est d'environ 500 à 1 000 mJ/cm2 si le matériau de base est acrylique. La résine verte 164 se déplace dans la rainure 168a du troisième moule souple. Par suite, comme montré sur la figure 8G, le filtre chromatique vert 104V qui a une forme de motif inversement transféré à partir de la rainure 168a du troisième moule souple est formé.
Une résine bleue 146 est étalée sur la surface entière du substrat supérieur 101 sur lequel le filtre chromatique vert 104V est formé, comme montré sur la figure 8H. La résine bleue 146 comprend le polymère hydrophile précédent. Ultérieurement, un quatrième moule souple 170 ayant la rainure 172a et la partie en saillie 172b est R_ABrevets\24000A24083. doc - 28 juin 2005 - 13130 aligné sur la partie supérieure de la résine bleue 146. La rainure 172a du quatrième moule souple correspond à une zone où le filtre chromatique vert doit être formé. Le quatrième moule souple 170 est formé d'un matériau de caoutchouc hydrophobe ayant une haute élasticité comme mentionné ci-dessus. Le quatrième moule souple 170 est pressé dans la résine bleue 146 à environ son propre poids pendant une période désignée, telle que d'environ 10 minutes à 2 heures, pour amener la surface de la partie en saillie 172b du quatrième moule souple 170 à venir en contact avec au moins l'un parmi le substrat 101, le filtre chromatique rouge 104R et la matrice noire 102. Le substrat 101 peut être cuit à une température d'environ moins de 130 C, ou un rayon ultraviolet peut être irradié sur la résine bleue 146 pour durcir modérément la résine bleue 146. L'intensité UV est conforme à au moins l'un parmi un photoinitiateur et un matériau de base qui sont inclus dans la résine bleue 146. A titre d'exemple, l'intensité UV est d'environ 2 000 à 2 500 mJ/cm2 si un matériau de base inclus dans la résine bleue 146 est l'époxy, et l'intensité UV est d'environ 500 à 1 000 mJ/cm2 si le matériau de base est acrylique. La résine bleue 146 se déplace dans la rainure 172a du quatrième moule souple. Par suite, comme montré sur la figure 8I, le filtre chromatique bleue 104B qui a une forme de motif inversement transféré à partir de la rainure 172a du quatrième moule souple 170 est formé.
Un matériau isolant organique est imprimé sur la surface entière du substrat sur lequel le filtre chromatique bleu 104B est formé, formant ainsi à la fois un filtre chromatique blanc 104W et une surcouche 122, comme montré sur la figure 8J. Un matériau isolant organique 174 est étalé sur la surface entière de substrat supérieur 101 sur lequel le filtre chromatique blanc 104W et la surcouche 122 sont formés, comme montré sur la figure 8K. Une seconde solution de réserve de gravure 142 est formée sur le matériau isolant organique 174 par un procédé de dépôt, tel qu'une pulvérisation par buse, un dépôt sans tournette ou un dépôt à la tournette (couchage centrifuge).
Ultérieurement, un cinquième moule souple 176 ayant la rainure 178a et la partie en saillie 178b est aligné sur la partie supérieure de la seconde solution de réserve de gravure 142. La rainure 178a du cinquième moule souple correspond à une zone où une entretoise doit être formée. Le cinquième moule souple 176 est pressé dans la solution de réserve de gravure 142 à environ son propre poids pour amener la surface de la partie en saillie 178b du cinquième moule souple 176 à venir en contact avec la surcouche 122. Le substrat 101 peut être cuit à une température d'environ 130 C, ou un rayon ultraviolet peut être irradié sur la solution de réserve de gravure 142 pour durcir modérément la solution de réserve de gravure 142. La solution de réserve de gravure 142 se déplace dans la rainure 178a du cinquième moule souple. Par suite, comme montré sur la figure 8L, le second motif de réserve R.\Brevets\24000\24083. doc - 28 juin 2005 - 14/30 de gravure 144 qui a une forme de motif inversement transféré à partir de la rainure 178a du cinquième moule souple 176 est formé.
Après que le cinquième moule souple 176 est séparé du substrat 101, le matériau isolant organique 174 est formé en motif par un procédé de gravure utilisant le second motif de réserve de gravure 144 comme masque, formant ainsi l'entretoise 124, comme montré sur la figure 8M. Ultérieurement, tout second motif de réserve de gravure 144 restant sur l'entretoise 124 est éliminé par un procédé de décapage utilisant un système alcoolique respectueux de l'environnement, par exemple.
De cette manière, le procédé de fabrication du substrat de réseau de filtres chromatiques selon le premier mode de réalisation de la présente invention peut former en motif les couches minces du substrat de réseau de filtres chromatiques en utilisant le moule souple et la réserve de gravure sans utiliser aucun procédé de photolithographie. En conséquence, aucun équipement d'exposition coûteux n'est requis et le procédé est simplifié. La précision est élevée et le temps du procédé est court, améliorant ainsi le rendement de fabrication.
Dans le substrat de réseau de filtres chromatiques selon le premier mode de réalisation de la présente invention, comme montré sur la figure 7, une différence échelonnée (d) avec une largeur désignée est formée entre le filtre chromatique blanc 104W et la surcouche 122. Cette différence échelonnée rend l'espace de cellule d'une zone correspondant au filtre chromatique blanc 104 différent d'un espace de cellule d'une zone correspondant à la surcouche 122. En conséquence, le champ électrique entre l'électrode de pixel et l'électrode commune appliqué au cristal liquide peut être différent, de façon à rendre l'angle de rotation du cristal liquide différent en différents emplacements, ce qui génère une détérioration de la qualité d'image, telle qu'une tache.
La figure 9 est une vue en coupe d'un substrat de réseau de filtres chromatiques selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention. En se référant à la figure 9, le substrat de réseau de filtres chromatiques selon le deuxième mode de réalisation de la présente invention comprend des composants similaires au substrat de réseau de filtres chromatiques montré sur la figure 7 excepté que la surcouche est formée sur la surface entière du substrat supérieur pour lisser la surface. En conséquence, on omettra une description détaillée des composants similaires.
La surcouche 122 est formée pour lisser le substrat où les filtres chromatiques rouge, vert et bleu 104R, 104V et 104B sont formés. La surcouche 122 est formée pour comprendre le filtre chromatique blanc 104W. La surcouche 122 comprenant le filtre chromatique blanc 104W peut être un polymère hautement hydrophile. Le polymère hautement hydrophile est un pré-polymère liquide, un polymère liquéfié ou un matériau dans lequel un radical hydrophile est substitué par un système acrylique R'. Brevets\24000\24083. doc - 28 juin 2005 - 1530 ou une chaîne polymère de système époxy qui a une haute transmittance. Ici, le pré-polymère liquide comprend un matériau organique, un liant et un photoinitiateur. Le matériau organique est un matériau qui a une force de répulsion lorsqu'il est en contact avec le moule souple, un degré de coloration qui est non supérieur à 20 et une bonne transparence, tel qu'un poly(éthylène glycol) (PEG). Le liant peut être un monomère styrène-acrylique dans lequel un comonomère de styrène ayant une adhérence élevée est ajouté à un monomère acrylique.
Le substrat de réseau de filtres chromatiques selon le deuxième mode de réalisation de la présente invention comporte tant un filtre chromatique blanc 104W qu'une surcouche 122 ayant une surface lisse. L'espace de cellule est le même sur le panneau d'affichage à cristaux liquides entier. Ainsi, une détérioration de la qualité d'image due à une surcouche irrégulière peut être empêchée.
Les figures 10A à 10B sont des vues en coupe pour un procédé de fabrication de la surcouche comprenant le filtre chromatique blanc montré sur la figure 9.
Comme montré sur la figure 10A, la matrice noire 102, les filtres chromatiques rouge, vert, bleu 104R, 104V et 104B sont séquentiellement formés sur le substrat supérieur 101. Le polymère hautement hydrophile 182 est imprimé sur la surface entière du substrat supérieur 101, comme montré sur la figure IOB. Un moule souple de panneau plat 180 est aligné sur le substrat supérieur 101 où le polymère haute- ment hydrophile 182 est formé, comme montré sur la figure 1 OC. Le moule souple de panneau plat 180 est pressé dans le polymère hautement hydrophile 182 à environ son propre poids. Le substrat 101 peut être cuit à une température d'environ 130 C, ou un rayon ultraviolet peut être irradié sur le polymère hautement hydrophile 182 pour durcir modérément le polymère hautement hydrophile 182. L'intensité UV est conforme à au moins l'un parmi un photoinitiateur et un matériau de base qui sont inclus dans le polymère hautement hydrophile 182. A titre d'exemple, l'intensité UV est d'environ 2 000 à 2 500 mJ/cm2 si un matériau de base inclus dans le polymère hautement hydrophile 182 est l'époxy, et l'intensité UV est d'environ 500 à 1 000 mJ/cm2 si un matériau de base est acrylique. Ensuite, comme montré sur la figure IOD, la partie de différence échelonnée du polymère hautement hydrophile 182 devient plate pour former la surcouche 122 ayant une surface supérieure plate. Puis, après que le moule souple de panneau plat 180 est séparé du substrat 101, le substrat 101 est durci à environ 200 C.
Le procédé de fabrication du substrat de réseau de filtres chromatiques selon le deuxième mode de réalisation de la présente invention forme en motif la couche mince du substrat de réseau de filtres chromatiques par utilisation du moule souple et de la réserve de gravure sans utiliser aucun procédé de photolithographie, et forme la surcouche et le filtre chromatique blanc en même temps. En conséquence, aucun R. \Brevets\24000A24083 doc - 28 juin 2005 - 16/30 équipement d'exposition n'est requis et le procédé est simplifié. La précision est élevée et le temps du procédé est court, améliorant ainsi le rendement de fabrication. En outre, le procédé de fabrication du substrat de réseau de filtres chromatiques selon le deuxième mode de réalisation de la présente invention forme la surcouche pour qu'elle soit plate par utilisation du moule souple de panneau plat, empêchant ainsi une détérioration de la qualité d'image, telle qu'une tache.
La figure 11 est une vue en coupe représentant un substrat de réseau de filtres chromatiques selon un troisième mode de réalisation de la présente invention. En se référant à la figure 11, le substrat de réseau de filtres chromatiques selon le troisième mode de réalisation de la présente invention comprend des composants similaires au substrat de réseau de filtres chromatiques montré sur la figure 9 excepté que la surcouche et l'entretoise sont solidaires et formées ensemble. En conséquence, on omettra une description détaillée des composants similaires.
La surcouche 122 est formée pour lisser le substrat où les filtres chromatiques rouge, vert et bleu 104R, 104V et 104B sont formés. La surcouche 122 est formée pour comprendre le filtre chromatique blanc 104W et l'entretoise 124. La surcouche 122 comprenant le filtre chromatique blanc 104W peut être un polymère hydrophile pour empêcher la génération d'une contamination lors d'un contact avec un moule souple hautement hydrophobe. Le polymère hautement hydrophile est un pré-poly- mère liquide, un polymère liquéfié ou un matériau dans lequel un radical hydrophile est substitué par un système acrylique ou une chaîne polymère de système époxy qui a une haute transmittance. Le pré-polymère liquide comprend un matériau organique, un liant et un photoinitiateur. Le matériau organique est un matériau qui possède une force de répulsion au contact du moule souple, un degré de coloration non supérieur à 20 et une bonne transparence, tel que le poly(éthylène glycol) (PEG) et ainsi de suite. Le liant est un monomère de styrène-acrylique ayant un co- monomère de styrène ayant une adhérence élevée ajouté à un monomère acrylique.
L'entretoise 124 agit pour maintenir l'espace de cellule entre le substrat de réseau de filtres chromatiques et le substrat de réseau de transistors à couches minces. L'entretoise 124 est formée du même matériau que la surcouche 122 sur la matrice noire 102. Un substrat de réseau de filtres chromatiques selon le troisième mode de réalisation de la présente invention comprend le filtre chromatique blanc 104W et la surcouche 122 ayant une surface lisse. L'espace de cellule est le même sur le panneau d'affichage à cristaux liquides entier. Ainsi, une détérioration de la qualité d'image due à une surcouche irrégulière peut être empêchée.
Les figures 12A à 12D sont des vues en coupe pour un procédé de fabrication de la surcouche comprenant un filtre chromatique blanc et l'entretoise montrée sur la figure 11. Comme montré sur la figure 12A, la matrice noire 102, les filtres chroma- R: \Brevets\24000\24083. doc - 28 juin 2005 - 17/30 tiques rouge, vert, bleu 104R, 104V et 104B sont séquentiellement formés sur le substrat supérieur 101. Le polymère hautement hydrophile 182 est imprimé sur la surface entière du substrat supérieur 101, comme montré sur la figure 12B. Un moule souple 184 ayant une rainure 186a et une partie en saillie 186b est aligné sur le substrat supérieur 101 sur lequel le polymère hautement hydrophile 182 est formé, comme montré sur la figure 12C. La rainure 186a du moule souple correspond à une zone où l'entretoise doit être formée. Le moule souple 184 est pressé dans le polymère hautement hydrophile 182 à environ son propre poids. Le substrat 101 peut être cuit à une température d'environ 130 C, ou un rayon ultraviolet est irradié sur le polymère hautement hydrophile 182 pour durcir modérément le polymère hautement hydrophile 182. L'intensité UV est conforme à au moins l'un parmi un photoinitiateur et un matériau de base qui sont inclus dans le polymère hautement hydrophile 182. A titre d'exemple, l'intensité UV est d'environ 2 000 à 2 500 mJ/cm2 si un matériau de base inclus dans le polymère hautement hydrophile 182 est l'époxy, et l'intensité UV est d'environ 500 à 1 000 mJ/cm2 si un matériau de base est acrylique. Ensuite, le polymère hautement hydrophile 182 se déplace dans la rainure 186a du moule souple. Par suite, comme montré sur la figure 12B, les entretoises 124 ayant une forme de motif inversement transféré à partir de la rainure 186a du moule souple et la surcouche 122 comprenant le filtre chromatique blanc 104W sont formés. Après que le moule souple 184 est séparé du substrat 101, le substrat 101 est durci à envi- ron 200 C.
Le procédé de fabrication du substrat de réseau de filtres chromatiques selon le troisième mode de réalisation de la présente invention forme en motif la couche mince du substrat de réseau de filtres chromatiques par utilisation du moule souple et de la réserve de gravure sans utiliser aucun procédé de photolithographie, et forme la surcouche, le filtre chromatique blanc et l'entretoise en même temps. En conséquence, aucun équipement d'exposition n'est requis et le procédé peut être simplifié. La précision est élevée et le temps du procédé est court, améliorant ainsi le rende-ment de fabrication.
La figure 13 est une vue en coupe d'un substrat de réseau de filtres chromatiques selon un quatrième mode de réalisation de la présente invention. En se référant à la figure 13, le substrat de réseau de filtres chromatiques selon le quatrième mode de réalisation de la présente invention comprend des composants similaires au substrat de réseau de filtres chromatiques montré sur la figure 11 excepté la surcou- che ayant une ouverture pour exposer une zone de pixel blanc, et l'entretoise formée du même matériau que la surcouche. La surcouche 122 est formée sur le filtre chromatique excepté une zone où la couleur blanche passe à travers le rétroéclairage.
RIABrevets\24000A24083-doc - 28 juin 2005 - 18/30 La surcouche 122 agit pour compenser la différence échelonnée entre les filtres chromatiques rouge, vert et bleu.
L'entretoise 124 agit pour maintenir l'espace de cellule entre le substrat de réseau de filtres chromatiques et le substrat de réseau de transistors à couches minces. L'entretoise 124 est simultanément formée du même matériau que la surcouche 122. Au moins l'une parmi la surcouche 122 et l'entretoise 124 est formé d'un matériau hautement hydrophile pour empêcher la génération d'une contamination lors de son contact avec un moule souple hautement hydrophobe. Le polymère hautement hydrophile est un polymère liquide, un polymère liquéfié ou un matériau dans lequel un radical hydrophile est substitué par un système acrylique ou une chaîne polymère de système époxy qui a une haute transmittance. Ici, le prépolymère liquide comprend un matériau organique, un liant et un photoinitiateur. Le matériau organique est un matériau qui a une force de répulsion lorsqu'il est au contact du moule souple, un degré de coloration non supérieur à 20 et une bonne transparence, tel que le poly(éthylène glycol) (PEG). Le liant est un monomère styrène-acrylique dans lequel un co-monomère de styrène ayant une haute adhérence est ajouté à un monomère acrylique.
Les figures 14A à 14F sont des vues en coupe pour un procédé de fabrication du substrat de réseau de filtres chromatiques montré sur la figure 13. Comme montré sur la figure 14A, la matrice noire 102, les filtres chromatiques rouge, vert, bleu 104R, 104V et 104B sont séquentiellement formés sur le substrat supérieur 101. Un premier polymère hautement hydrophile 198 est imprimé sur la surface entière du substrat supérieur 101, comme montré sur la figure 14B. Un moule souple 188 ayant une rainure 190a et une partie en saillie 190b est aligné sur le substrat supérieur 101 où le premier polymère hautement hydrophile 198 est formé, comme montré sur la figure 14C. La partie en saillie 190b du moule souple 188 correspond à une zone où une ouverture dans la surcouche doit être formée. Le moule souple 188 est pressé dans le premier polymère hautement hydrophile 198 à environ son propre poids. Le substrat 101 est cuit à une température d'environ 130 C, ou un rayon ultraviolet est irradié sur le premier polymère hautement hydrophile 198 pour durcir modérément le premier polymère hautement hydrophile 198. L'intensité UV est conforme à au moins l'un parmi un photoinitiateur et un matériau de base qui sont inclus dans le premier polymère hautement hydrophile 198. A titre d'exemple, l'intensité UV est d'environ 2 000 à 2 500 mJ/cm2 si un matériau de base inclus dans le premier poly- mère hautement hydrophile 198 est l'époxy, et l'intensité UV est d'environ 500 à 1 000 mJ/cm2 si un matériau de base est acrylique. Ensuite, le premier polymère hautementhydrophile 198 est séparé de la partie en saillie 190b du moule souple. Par suite, comme montré sur la figure 14D, la surcouche 122 ayant une ouverture inver- R \Brevets\24000\24083-doc - 28 juin 2005 - 19/30 sement transférée à partir de la partie en saillie 190b du moule souple est formée. Puis, après que le moule souple 188 est séparé du substrat 101, le substrat 101 est durci à environ 200 C.
Un second polymère hautement hydrophile 192, comme montré sur la figure 14E, est imprimé sur la surface entière du substrat supérieur 101 sur lequel la surcouche 122 est formée. Un moule souple 194 ayant une rainure 196a et une partie en saillie 196b est aligné sur le substrat supérieur 101 sur lequel le second polymère hautement hydrophile 192 est formé. La rainure 196a et le moule souple 194 correspondent à une zone où une entretoise doit être formée. Le moule souple 194 est pressé dans le second polymère hautement hydrophile 192 à environ son propre poids. Le substrat 101 est cuit à une température d'environ 130 C, ou un rayon ultraviolet est irradié sur le second polymère hautement hydrophile 192 pour durcir modérément le second polymère hautement hydrophile 192. L'intensité UV est conforme à au moins l'un parmi un photoinitiateur et un matériau de base qui sont inclus dans le second polymère hautement hydrophile 192. A titre d'exemple, l'intensité UV est d'environ 2 000 à 2 500 mJ/cm2 si un matériau de base inclus dans le premier polymère hautement hydrophile 198 est l'époxy, et l'intensité UV est d'environ 500 à 1 000 mJ/cm2 si un matériau de base est acrylique. Le second polymère hautement hydrophile 192 se déplace dans la rainure 196a du moule souple. Par suite, comme montré sur la figure 14F, l'entretoise124 est formée avec une forme de motif inversement transféré à partir de la rainure 196a du moule souple. Après que le moule souple 184 est séparé du substrat 101, le substrat 101 est durci à environ 200 C.
De cette manière, le procédé de fabrication du substrat de réseau de filtres chromatiques selon le quatrième mode de réalisation de la présente invention forme en motif la couche mince du substrat de réseau de filtres chromatiques par utilisation du moule souple et de la réserve de gravure sans utiliser le procédé de photolithographie pour former le filtre chromatique blanc et l'entretoise en même temps. En conséquence, aucun équipement d'exposition coûteux n'est requis et le procédé peut être simplifié. La précision est élevée et le temps du procédé est court, améliorant ainsi le rendement de fabrication.
En outre, le panneau d'affichage à cristaux liquides selon la présente invention peut être applicable à un mode TN dans lequel un champ électrique vertical est formé par une électrode commune formée sur le substrat supérieur et une électrode de pixel formée sur le substrat inférieur, de même qu'à tout mode IPS dans lequel un champ électrique horizontal est formé par une électrode commune et une électrode de pixel formée sur le substrat inférieur. Le procédé de fabrication du substrat de réseau de filtres chromatiques selon la présente invention peut former le filtre chromatique R.\Brevets\24000\24083. doc - 28 juin 2005 - 20/30 blanc, l'entretoise et la surcouche en utilisant le moule souple dans une étape sous vide. Dans ce cas, on peut empêcher de générer des bulles lorsque le moule souple est en contact avec le polymère hautement hydrophile, qui est le matériau du filtre chromatique blanc, de l'entretoise et de la surcouche. Ci-après, on expliquera le substrat de réseau de filtres chromatiques du panneau d'affichage à cristaux liquides de type alignement vertical et le procédé de fabrication de celui-ci, et l'appareil de modelage des contours d'une couche fine selon un cinquième mode de réalisation de la présente invention seront expliqués en détail conjointement avec les figures 15 à 17E.
La figure 15 est une vue en plan d'un substrat de réseau de filtres chromatiques d'un panneau d'affichage à cristaux liquides de type alignement vertical selon un cinquième mode de réalisation de la présente invention, et la figure 16 est une vue en coupe représentant le substrat de réseau de filtres chromatiques du panneau d'affichage à cristaux liquides de type alignement vertical, prise suivant la ligne 1- I' de la figure 15. En se référant aux figures 15 et 16, le substrat de réseau de filtres chromatiques selon le cinquième mode de réalisation de la présente invention comprend une matrice noire 102; des filtres chromatiques rouge R, vert V et bleu B; une surcouche 122 et une nervure 134 formée sur et intégrée avec le filtre chromatique 104; et une électrode commune 106 formée pour couvrir la nervure 134, qui sont formés sur un substrat supérieur 101. La matrice noire 102 est formée sur le substrat supérieur 101 en une forme de matrice pour définir une pluralité de zones de cellules où les filtres chromatiques 104 doivent être formés, et empêche une interférence de lumière entre les cellules adjacentes. La matrice noire 102 est formée pour chevaucher une zone du substrat de réseau de transistors à couches minces excepté une électrode de pixel. A titre d'exemple, l'électrode de pixel chevauche les lignes de grille, les lignes de données et les transistors à couches minces du substrat de réseau de transistors à couches minces. La matrice noire 102 peut être une résine opaque, telle que le noir de carbone, un métal opaque tel que le chrome (Cr) ou un oxyde de chrome (CrOx/Cr/CrOx, CrOx/Cr/CrSix).
Le filtre chromatique 104 est formé dans une zone de cellule définie par la matrice noire 102. Le filtre chromatique 104 réalise les couleurs rouge R, vert V et bleu B. La surcouche 122 est formée sur le filtre chromatique 104 pour compenser la différence échelonnée entre le filtre chromatique et la matrice noire 102. La surcouche 122 peut être un polymère hautement hydrophile. Le polymère hautement hydro- phile est un polymère liquide, un polymère liquéfié ou une haute molécule ayant une structure où un matériau comportant un radical hydrophile est substitué par un système acrylique ou une chaîne polymère de système époxy qui a une haute transmittance. Ici, le pré-polymère liquide comprend un matériau organique, un liant R \Brevets\24000\24083. doc - 28 juin 2005 - 21 /30 et un photoinitiateur. Le matériau organique est un matériau qui a une force de répulsion au contact du moule souple, un degré de coloration non supérieur à 20 et une bonne transparence, tel que le poly(éthylène glycol) (PEG). Le liant est un mono-mère styrène- acrylique avec un co-monomère de styrène ayant une haute adhérence qui est ajouté au monomère acrylique.
Une nervure 134 est formée du même matériau que la surcouche 122. La nervure 134 produit le champ électrique, qui est appliqué au cristal liquide, subit une distorsion de sorte que le cristal liquide est agencé dans les directions symétriques centrées sur la nervure 134. L'électrode commune 106 est formée sur la surface entière du substrat supérieur sur lequel la surcouche 122 et la nervure 134 sont formées. Une tension de référence destinée à attaquer le cristal liquide est appliquée à l'électrode commune 106. Le substrat de réseau de filtres chromatiques du panneau d'affichage à cristaux liquides de type alignement vertical selon le cinquième mode de réalisation de la présente invention est simultanément formé du même matériau que la surcouche 122 et que la nervure 134. En conséquence, le procédé de fabrica- tion est simplifié et le coût de fabrication peut être réduit.
Les figures 17A à 17E sont des vues en coupe pour un procédé de fabrication du substrat de réseau de filtres chromatiques montré sur la figure 16. Tout d'abord, après qu'une résine opaque ou qu'un métal opaque est étalé sur le substrat supérieur 101, la résine opaque ou le métal opaque est formé en motif, formant ainsi la matrice noire 102 comme montré sur la figure 17A. Après que les résines rouge, vert et bleu sont chacune étalées sur le substrat supérieur 101 où la matrice noire 102 est formée, les résines rouge, vert et bleu sont formées en motif, formant ainsi le filtre chromatique.
Le polymère hautement hydrophile 182, comme montré sur la figure 17B, est imprimé sur la surface entière du substrat supérieur 101 où le filtre chromatique 104 est formé, par un procédé de dépôt à la tournette ou de dépôt par fente. Le moule souple 184 ayant la rainure 186a et la partie en saillie 186b, tel que montré sur la figure 17C, est aligné sur le substrat supérieur 101 où le polymère hautement hydro- phile 182 est formé. La rainure 186a du moule souple correspond à une zone où la nervure doit être formée. Le moule souple 184 est formé de polydiméthylsiloxane PDMS, de polyuréthane, de résine de novolaque réticulée et ainsi de suite. Le moule souple 184 est pressé dans le polymère hautement hydrophile 182 à environ son propre poids. A cet instant, le substrat 101 est cuit à une température d'environ 130 C ou un rayon ultraviolet est irradié sur le polymère hautement hydrophile 182, durcissant ainsi modérément le polymère hautement hydrophile 182. L'intensité UV est conforme à au moins l'un parmi un photoinitiateur et un matériau de base qui sont inclus dans le polymère hautement hydrophile 182. A titre d'exemple, l'intensité UV R36recets X2400024083 doc - 28 juin 2005 - 22/30 est d'environ 2 000 à 2 500 mJ/cm2 si un matériau de base inclus dans le polymère hautement hydrophile 182 est l'époxy, et l'intensité est d'environ 500 à 1 000 mJ/cm2 si un matériau de base est acrylique. Le polymère hautement hydrophile 182 se déplace dans la rainure 186a du moule souple par une force capillaire, qui est générée par une pression entre le moule souple 184 et le substrat 101, et une force de répulsion entre le moule souple 184 et le polymère hautement hydrophile 182. Par suite, comme montré sur la figure 17D, la rainure 134, qui a une forme de motif inversement transféré à partir de la rainure 186a du moule souple, et la surcouche 122 qui est en contact avec la partie en saillie 186b du moule souple sont formées. Puis, après que le moule souple 184 est séparé du substrat 101, le substrat 101 est durci à une température d'environ 150 C.
Un film conducteur transparent, tel qu'en ITO ou IZO et ainsi de suite, est déposé sur la surface entière du substrat 101 sur lequel la nervure 134 et la surcouche 122 sont simultanément formées, formant ainsi l'électrode commune 106, comme montré sur la figure 17E.
Le procédé de fabrication du substrat de réseau de filtres chromatiques selon la présente invention forme simultanément la surcouche 122 et la rainure 134 en utilisant le moule souple sans utiliser un procédé de photolithographie. En conséquence, aucun équipement d'exposition coûteux n'est requis et le procédé est simple. La pré- cision est élevée pour permettre de réduire le temps du procédé, améliorant ainsi le rendement de fabrication. Par ailleurs, la nervure 134 et la surcouche 122 peuvent être formées dans un état de vide par utilisation du moule souple 184. Dans ce cas, on peut empêcher la génération de bulles lorsque le moule souple 184 est en contact avec le polymère hautement hydrophile qui est le matériau de la nervure 134 et de la surcouche 122.
Comme décrit ci-dessus, le procédé de fabrication du substrat de réseau de filtres chromatiques selon la présente invention forme le filtre chromatique blanc par utilisation du moule souple et la réserve de gravure en même temps comme au moins l'un parmi l'entretoise et la surcouche. En conséquence, aucun équipement d'exposition coûteux n'est requis, et le procédé peut être simplifié et la précision est élevée pour permettre au temps du procédé d'être réduit, améliorant ainsi le rende- ment de fabrication. De plus, le substrat de réseau de filtres chromatiques et le procédé de fabrication de celui-ci selon la présente invention ont une différence échelonnée entre la zone de pixel blanc et l'autre zone de pixel pour permettre une détérioration de la qualité d'image telle qu'une tache. En outre, l'appareil de modelage des contours d'une couche mince et le procédé de fabrication du substrat de réseau de filtres chromatiques utilisant celui-ci selon la présente invention forment simultanément la surcouche et la nervure, qui ajustent la direction d'agencement du R-.\Brevets\24000\24083-doc - 28 juin 2005 - 23/30 cristal liquide, en utilisant le moule souple, mais en n'utilisant pas le photoprocédé. En conséquence, le procédé de fabrication est simplifié pour améliorer le rendement de fabrication.
Il ressortira à l'homme du métier que diverses modifications et variations peuvent être effectuées dans un appareil de modelage des contours d'une couche mince et un procédé de fabrication d'un substrat de réseau de filtres chromatiques utilisant celui-ci de la présente invention sans sortir de l'esprit de la portée de l'invention. Ainsi, il est prévu que la présente invention couvre les modifications et variations de cette invention à condition qu'elles viennent dans la portée des revendications annexées et de leurs équivalents.
R \Brevets\24000\24083 doc - 28 juin 2005 - 24/30

Claims (1)

  1. 2 REVENDICATIONS
    1. Procédé de fabrication d'un substrat de réseau de filtres chromatiques, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à : former une matrice noire (102) sur un substrat (101) ; former des filtres chromatiques rouge, vert, bleu (104R, 104V, 104B) sur le substrat (101) sur lequel la matrice noire (102) est formée; former une surcouche (122) comprenant un filtre chromatique blanc (104W) sur le substrat sur lequel les filtres chromatiques rouge, vert, bleu (104R, 104V, 104B) sont formés; aligner un moule souple de panneau plat (180) sur la surcouche (122) ; et lisser la surcouche (122) en utilisant le moule souple de panneau plat (180).
    2. Procédé de fabrication selon la revendication 1, Selon un autre mode de réalisation, l'étape de formation de la matrice noire (102) comprend les étapes consistant à : former une couche opaque (154) et une réserve de gravure (148) sur le substrat (101) ; former un motif de réserve de gravure (148) en pressant un premier moule souple (150) dans la réserve de gravure (148), dans lequel le premier moule souple (150) comporte une rainure qui correspond à la matrice noire (102) ; et graver la couche opaque (154) en utilisant le motif de réserve de gravure (148) comme masque.
    3. Procédé de fabrication selon la revendication 2, caractérisé en ce que le premier moule souple (150) et le deuxième moule souple (160) sont formés d'un matériau hydrophobe.
    4. Procédé de fabrication selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que l'étape de formation du motif de réserve de gravure (148) comprend les étapes consistant à : presser le premier moule souple (150) dans la réserve de gravure (148) à environ son propre poids; et - durcir modérément la réserve de gravure (148).
    R:\Brevets\24000\24083-non unité-modifrevs.doc - 3 octobre 2005 - 1/3 5. Procédé de fabrication selon la revendication 4, caractérisé en ce que le premier moule souple (150) et le deuxième moule souple (160) sont formés d'un matériau hydrophobe.
    6. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'étape de formation des filtres chromatiques rouge, vert, bleu (104R, 104V, 104B) sur le substrat (101) sur lequel la matrice noire (102) est formée comprend les étapes consistant à : - former une résine, qui correspond à l'un quelconque des filtres chromati- ques rouge, vert, bleu (104R, 104V, 104B) sur le substrat (101) ; et former le filtre chromatique en pressant un deuxième moule souple (160) dans la résine, qui correspond à l'un quelconque des filtres chromatiques rouge, vert, bleu (104R, 104V, 104B), dans lequel le deuxième moule souple (160) comporte une rainure (186a) qui correspond au filtre chroma- tique.
    7. Procédé de fabrication selon la revendication 6, caractérisé en ce que le premier moule souple (150) et le deuxième moule souple (160) sont formés d'un matériau hydrophobe.
    8. Procédé de fabrication selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que l'étape de formation du filtre chromatique en pressant le deuxième moule souple (160) dans la résine comprend l'étape consistant à : presser le deuxième moule souple (160) dans la résine à environ son propre 25 poids; et durcir modérément la résine par cuisson à une température d'environ 130 C pendant environ 1 0 minutes à 2 heures ou par irradiation d'un rayon ultraviolet sur la résine.
    9. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la surcouche (122) comprend le filtre chromatique blanc (104W) qui est formé d'un matériau hydrophile.
    10. Procédé de fabrication selon la revendication 9, caractérisé en ce que 35 la surcouche (122) comprenant le filtre chromatique blanc (104W) est formée de l'un parmi un polymère liquide et un polymère liquéfié.
    R:\$revets\24000\24033-non unité-rnodifrevs.doc - 3 octobre 2005 - 213 U7: 11. Procédé de fabrication selon la revendication 8, caractérisé en ce que le premier moule souple (150) comprend l'un parmi le polydiméthylsiloxane PDMS, le polyuréthane et une résine de novolaque réticulée.
    R:lBrevets124000124083-non unité-modifi-evs.doc - 3 octobre 2005. 3/3
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