-
Gebiet der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Flachbildschirme.
Spezieller betrifft die vorliegende Erfindung, wie sie beansprucht
wird, die Herstellung einer Farbfilterschicht auf einer Flachbildschirmstruktur.
-
Einschlägiger Stand
der Technik
-
Flachbildschirme
haben eine verbreitete Anwendung für den Einsatz im Außenbereich
gefunden, was zum Teil auf ihre Tragbarkeit zurückzuführen ist. Allerdings sind helles
Licht und speziell Sonnenlicht eine weiterbestehende Ursache für Probleme
bei den Farbflachbildschirmen geblieben. Selbst ein mäßiges Sonnenlicht
kann eine Anzeige so "blass" machen, dass sie
praktisch nicht lesbar ist.
-
Helle
Lichteinstrahlungen bringen Displays zum Verblassen indem sie von
einem Bildschirm reflektiert werden. Diese Reflektionen treten bei
allen Wellenlängen
des sichtbaren Lichts auf, die auf den Bildschirm auftreffen. Gleichzeitig
wird Licht von dem Bildschirm in Richtung auf den Betrachter emittiert. Licht
wird auch von dem Bildschirm zurückgeworfen. Dieses
Licht hat ebenfalls bestimmte Wellenlängen, die der Farbe entsprechen,
die von dem Subpixel emittiert wird. Das helle Sonnenlicht läßt die Displays durch
Abdunkelung der gewünschten
Farbe des vom Display emittierten Lichts verblassen.
-
Bei
konventionellen Bildschirmen hat man versucht, das Problem des Verblassens
anzugehen, indem in eine Pixelstruktur auf den Bildschirmen Farbpigmentkristalle
eingebracht wurden. Diese Farbpigmentkristalle bilden einen Farbfilter,
um unerwünschtes
Licht zu absorbieren und Licht einer gewünschten Farbe (d.h. Wellenlänge) durchzulassen. Speziell
sind Farbpigmentkristalle in die Subpixel von Bildschirmen verschiedener
Anordnungen abgeschieden worden. Die Farbe der Pigmentkristalle,
die auf diese Weise abgeschiedne wurden, entspricht der Farbe des
Lichts, die einem Subpixel zugeordnet ist. In den konventionellen
Verfahren wurden sodann fotolithographische Prozesse zur Anwendung
gebracht, um die Farbpigmentkristalle in den Pixeln auf dem Bildschirm
zu härten.
In den 1A bis 7G sind schematische
Seitenansichten im Schnitt gezeigt, die die konventionellen Schritte
nach dem Stand der Technik darstellen, die beim Abscheiden von Farbpigmentkristall
auf den Pixeln zur Anwendung gelangen. In den Figuren des einschlägigen Standes
der Technik werden zwei Prozesse aus dem Stand der Technik gezeigt.
In einer der Methoden aus dem Stand der Technik werden Farbpigmente
verwendet, um die Leuchtstoffe zu beschichten. In der anderen Methode
aus dem Stand der Technik werden Farbpigmente auf dem Bildschirm
abgeschieden und von der Innenseite des Bildschirms exponiert.
-
1A aus
dem Stand der Technik veranschaulicht eine Draufsicht auf eine Black-Matrix 102, mit
der eine fixe Struktur festgelegt wird. Die Black-Matrix 102 ist
auf der Innenseite eines Bildschirms 100 angeordnet, der
im typischen Fall aus Glas besteht. Die Pixelstruktur ist ferner
in Subpixel unterteilt, wie sie für einen typischen Fall mit 104 gezeigt
wird, und zwar in drei Primärlichtfarben:
Rot (R), Grün
(G) und Blau (B).
-
In 1B aus
dem Stand der Technik ist eine Seitenansicht im Schnitt eines Bildschirms 100 mit
Black-Matrix 102 dargestellt, die auf der Innenseite angeordnet
ist.
-
1C aus
dem Stand der Technik veranschaulicht eine Seitenansicht im Schnitt
einer Black-Matrix 102, die auf der Oberseite des Bildschirms 100 angeordnet
ist und worauf Farbleuchtstoffe 106 angeordnet sind. Auf
der Innenseite des Bildschirms 100 ist eine Vielzahl von
Subpixeln 104 angeordnet. Die Leuchtstoffe 106 werden
zuerst mit Farbpigmentkristallen 104 der Farben Rot, Grün oder Blau
beschichtet. Anschließend
werden die Leuchtstoffe in eine Aufschlämmung gegeben, die aus Polyvinylalkohol,
einem Sensibilisierungsmittel (Metalldichromat), einem Dispergiermittel,
einem Tensid, einem Emulgiermittel, einem Kurzkettenvernetzer (TEG)
und Wasser besteht. Die Aufschlämmung
wird über
den Schirm ausgestrichen. Der Schirm wird entweder rotiert (gekrümmter oder
flacher Schirm) oder gerakelt, um überschüssige Aufschlämmung nach dem
Absetzen für
mehrere Minuten zu entfernen. Anschließend wird er getrocknet. Der
spezielle Farbpixelbereich wir sodann durch eine Fotomaske unter Anwendung
einer Seitenexponierung exponiert. Der Überschuss wird sodann unter
Verwendung einer wässrigen
Lösung
entfernt.
-
Bezugnehmend
auf 1D aus dem Stand der Technik werden Leuchtstoffe 106,
die mit Farbpigmentkristallen 108 beschichtet sind, sodann
zu den entsprechenden Pixeln auf der Innenseite mit Hilfe von ultraviolettem
(UV) Licht 108 gehärtet,
das von der Innenseite des Bildschirms 100 eingestrahlt wird.
Während
des Prozesses der UV-Exponierung wird eine Fotomaske verwendet,
um zu gewährleisten,
dass ausschließlich
Farbpigmentkristalle in den gewünschten
Subpixeln gehärtet
werden. Das bedeutet, dass das Material nicht entlang der Oberseite oder
entlang dem Rand der Black-Matrix 102 gehärtet werden
darf.
-
Allerdings
erzeugt das Beschichten einzelner Leuchtstoffpartikel mit Farbpigmentkristallen
unerwünschte
Nebenwirkungen. Die Hauptfunktion der Leuchtstoffe besteht in der
Erzeugung von Licht, wenn sie mit einem Strahl von Elektronen beschossen
werden. Bei einer hinzugefügten
Beschichtung aus Farbpigmentkristallen können einige Elektronen mit
geringer kinetischer Energie nicht mehr in der Lage sein, die hinzugefügte Farbbeschichtung
zu durchdringen.
-
Dieses
ist auf das Wesen der FED's
mit geringen Betriebsspannungen zurückzuführen und damit auf die Submicron-Durchdringungstiefe
von Elektronen in die Feststoffe hinein. Selbst dann, wenn darüber hinaus
die Elektronen ihren Weg durch die beschichteten Kristalle hindurch
schaffen, kann es sein, dass sie nicht über eine ausreichende verbliebene
kinetische Energie vertilgen, um die Leuchtstoffpartikel zur Erzeugung
von Licht in die Lage zu versetzen. Leuchtstoffe erzeugen somit
Licht nicht in der Menge, wie sie es ohne die Beschichtung könnten. Eine
solche Elektronenimpedanz überträgt sich direkt
zu einer verringerten Helligkeit der Bilder des Bildschirms. Im
Ergebnis benötigen
beschichtete Leuchtstoffe Elektronen höherer kinetischer Energie, was
Emitter mit höherer
Spannung erforderlich macht. Dementsprechend sind Methoden mit beschichtetem
Leuchtstoff für
eine Niederspannungsklasse von Displaystrukturen nicht geeignet
gewesen.
-
Bezugnehmend
auf 1E aus dem Stand der Technik wird ein Querschnitt
in einer Seitenansicht eines anderen Bildschirms 100 veranschaulicht. Auf
seiner Innenseite ist eine Black-Matrix 102 angeordnet,
die eine Vielzahl von Subpixeln entsprechend den Farben Rot, Grün und Blau
festlegt. Sodann werden Leuchtstoffe in eine Aufschlämmung gegeben, die
aus Polyvinylalkohol besteht, einem Sensibilisiermittel (Metalldichromat),
einem Dispergiermittel, einem Tensid, einem Emulgiermittel, einem
Kurzkettenvernetzer (TEG) und Wasser. Die Aufschlämmung wird
auf dem Schirm ausgestrichen. Der Schirm wird entweder rotiert (gewölbter Schirm
oder Flachschirm) oder gerakelt, um überschüssige Aufschlämmung nach
dem Absetzen für
mehrere Minuten zu entfernen. Dieser wird sodann getrocknet. Der
spezielle Farbpixelbereich wird sodann durch eine Fotomaske unter
Anwendung einer Seitenexponierung exponiert. Der Überschuss
wird sodann unter Verwendung einer wässrigen Lösung entfernt.
-
Wie
in 1F aus dem Stand der Technik veranschaulicht wird,
werden sodann die Farbkristallpigmente 104 zu den Pixeln
auf der Innenseite mit Hilfe von UV-Licht 108 gehärtet, das
auf die Innenseite des Bildschirms 100 eingestrahlt wird.
Die Leuchtstoffe werden sodann in Subpixeln auf der Oberseite der
Farbkristallpigmente mit Hilfe eines gut bekannten fotolithographischen
Prozesses abgeschieden. Während
des Prozesses der UV-Exponierung wird eine Fotomaske verwendet,
um zu gewährleisten, dass
die Farbpigmentkristalle ausschließlich in gewünschten
Subpixeln härten.
Das bedeutet, dass das Material auf der Oberseite oder dem Rand
der Black-Matrix 102 nicht gehärtet werden darf.
-
Dementsprechend
fordern konventionelle Methoden zum Härten von Farbpigmentkristallen eine
Präzision
in der Maskenausrichtung unter Anwendung von Pixel aufweisenden
Fotomasken und sind dementsprechend fehleranfällig.
-
Beispielsweise
führt eine
geringfügige Fehlausrichtung
einer Fotomaske zum Härten
von Farbpigmentkristallen in ungewünschten Bereichen, wie beispielsweise
entlang der Oberseite oder dem Rand der Black-Matrix 102. 1F aus
dem Stand der Technik zeigt Abschnitte 109 von Farbpigmentkristallen 104 auf
der Oberseite der Black-Matrix 102, die nicht gehärtet sein
sollten.
-
Der
Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet wird zweifellos erkennen, dass
eine gute Haftung der Farbpigmentkristalle an der Oberfläche des
Bildschirms von Bedeutung ist, um Reflektion von unerwrünschtem
Licht zu verringern und die Durchlässigkeit von Licht des Leuchtstoffes
zu erhöhen.
Ohne eine ausreichende Haftung der Farbpigmentkristalle an den Bildschirmen
können
Reflektions- und Transmissionseigenschaften eines Bildschirms nachteilig beeinflusst
werden.
-
In
Folge der ihnen innewohnenden nanokristallinen Eigenschaften sind
die Farbpigmentkristalle unter den in 1F gezeigten,
konventionellen Methoden leider oftmals nicht ausreichend auf den
Bildschirmen gehärtet.
Beispielsweise kann auf der Oberseite der Schicht in den Kristallen
ein mit der Struktur 110 dargestelltes Vernetzen auftreten,
wenn Farbpigmentkristalle 104 einem UV-Licht 108 ausgesetzt
sind, wie in 1G aus dem Stand der Technik dargestellt
wird. Die Farbpigmentkristalle 104 an der Oberseite der
Farbkristallschicht sind miteinander verklebt, bevor die Farbpigmentkristalle 104 darunter ausreichend
an dem Bildschirm 100 haften können. Damit läßt sich
unter konventionellen Methoden eine starke Haftung von Farbpigmentkristallen 104 an dem
Bildschirm 100 nicht ohne weiteres erhalten.
-
Das
Vernetzen von Farbpigmentkristallen bedeutet daher, dass die Exponierung
an UV-Licht in einem relativ geringen Tempo fortschreiten muss. Das
bedeutet, dass eine schnelle Exponierung an UV-Licht die nachteilige
vernetzende Wirkung an der Oberseite der Schicht der Farbpigmentkristalle
verstärkt.
-
Es
fehlt daher an einer Methode zur Erzeugung eines Farbfilters auf
einem Bildschirm, womit die Lesbarkeit von Bildschirmen durch Verringerung der
Reflektion von Umgebungslicht und durch Erhöhung der Durchlässigkeit
von Licht der Leuchtstoffe der gewünschten Wellenlänge verbessert
wird, ohne die Lichterzeugung durch die Leuchtstoffe zu verringern.
Es besteht darüber
hinaus eine Notwendigkeit, dass vorgenannte Farbfilter in einer
Weise zu erzeugen, mit der eine wirksamere Haftung von Farbpigmentkristallen
an der Bildschirmstruktur gewährt wird,
während
die Notwendigkeit für
eine Ausrichtung mit hoher Präzision
verringert und dadurch Anlagenkosten herabgesetzt werden.
-
Zusammenfassung
der Erfindung
-
Die
vorliegenden Erfindung gewährt
ein Verfahren zum Erzeugen eines Farbfilters auf einem Bildschirm,
womit die Lesbarkeit für
Bildschirme durch Verringerung der Reflektion von Umgebungslicht
und durch Erhöhung
der Transmission von Licht der Leuchtstoffe gewünschter Wellenlänge bei
minimaler Verringerung der Gesamtwirksamkeit des Bildschirms verbessert
wird. Die vorliegende Erfindung gewährt ferner ein Verfahren zum
Erzeugen des vorgenannten Farbfilters in einer Weise, die ein wirksamere
Haftung von Farbpigmentkristallen an der Bildschirmstruktur gewährt, während gleichzeitig
die Notwendigkeit für
eine Ausrichtung mit hoher Präzision vermindert
und die Anlagenkosten dadurch herabgesetzt werden.
-
Speziell
wird in einer der Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung ein Farbfilter auf einem Glassubstrat mit
Pixel abgrenzender Struktur erzeugt. In dieser Ausführungsform
wird zuerst eine Farbfilter-Aufschlämmung geschaffen, indem Polyvinylalkohol,
ein Sensibilisierungsmittel (Metalldichromat), ein Dispergiermittel,
ein Tensid, ein Emulgiermittel, ein Kurzkettenvernetzer (TEG) und
Wasser gemischt werden. Die Farbfilter-Aufschlämmung wird sodann auf die Innenseite
des Bildschirms aufgetragen. Anschließend wird die Aufschlämmung getrocknet.
Die getrocknete Farbfilter-Aufschlämmung wird sodann an UV-Licht
von der Außenseite
des Bildschirms unter Verwendung einer Fotoschlitzmaske an Stelle
einer gepixelten Fotomaske exponiert. Das UV-Licht belichtet die
Farbfilter-Aufschlämmung durch
eine Fotomaske und durch den Bildschirm. Die überschüssige Schicht der Farbfilter-Aufschlämmung wird
sodann entfernt und ein gehärtetes
Farbfilter mit der gewünschten
Transmissionswellenlänge
zurückgelassen.
Dabei wird Licht, das eine ähnliche
Wellenlänge
hat, durch den Bildschirm weitgehend durchgelassen. In ähnlicher
Weise wird Licht, das eine andere Wellenlänge als die Farbpigmentkristalle
hat, weitgehend durch Absorption herausgefiltert.
-
In
einer alternativen Ausführungsform
wird ein Farbfilter auf einem Glassubstrat mit einer Pixelstruktur
festlegenden Black-Matrix mit Subpixeln von roter, grüner und
blauer Farbe erzeugt. Das Farbfilter in dieser Ausführungsform
wird erzeugt, indem zuerst eine Farbfilter-Aufschlämmung durch
Mischen einer Polyvinylalkohol-Lösung
mit einem Farbkristallpigment Rot, Grün oder Blau geschaffen wird.
Jede Farbfilter-Aufschlämmung
entspricht den Subpixelfarben Rot, Grün und Blau. Sodann wird die
Farbfilter-Aufschlämmung
auf die Innenseite des Bildschirms aufgetragen. Die Aufschlämmung wird
anschließend
getrocknet. Die getrocknete Farbfilter-Aufschlämmung wird sodann an Licht
von der Außenseite
des Bildschirms exponiert. Das Licht belichtet die Farbfilter-Aufschlämmung durch
eine Fotomaske und durch den Bildschirm. Die über schüssige Schicht der Farbfilter-Aufschlämmung wird
sodann entfernt und ein Farbfilter der gewünschten Transmissionswellenlänge zurückgelassen,
wodurch Licht von anderen Wellenlängen von dem Farbkristallpigment
weitgehend durch Absorption ausgefiltert wird. Die vorstehenden
Schritte werden solange wiederholt, bis alle drei Farbkristallpigmente
zu Subpixeln der entsprechenden Farbe gehärtet worden sind.
-
Damit
gewährt
die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Erzeugen eines Farbfilters
auf einem. Bildschirm, womit die Lesbarkeit von Bildschirmen durch
Verringerung der Reflektion von Umgebungslicht in einer solchen
Weise verbessert wird, dass eine wirksamere Haftung von Farbpigmentkristallen an
der Bildschirmstruktur gewährt
wird, während gleichzeitig
durch die Verringerung der Notwendigkeit der Toleranzhinnahme im
fotolithographischen Prozess eine Verbesserung geschalten wird.
-
Diese
und andere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
für den
Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet nach dem Lesen der folgenden
detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen zweifellos offensichtlich, die
in den verschiedenen Figuren der Zeichnung veranschaulicht sind.
-
Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
-
Die
beigefügten
Zeichnungen, die der vorliegenden Beschreibung beigefügt und ein
Bestandteil von ihr sind, veranschaulichen Ausführungsformen der Erfindung
und dienen in Verbindung mit der Beschreibung zur Erläuterung
der Grundsätze
der Erfindung:
-
1A aus
dem Stand der Technik ist eine Draufsicht auf eine Black-Matrix, die auf einem
Bildschirm eine Pixelstruktur festlegt;
-
1B aus
dem Stand der Technik ist eine Seitenansicht im Querschnitt einer
Black-Matrix, die eine auf einem Bildschirm angeordnete Pixelstruktur festlegt;
-
1C aus
dem Stand der Technik ist eine Seitenansicht im Querschnitt von
Leuchtstoffen, die mit Farbpigmentkristallen beschichtet sind und
in einer Pixelstruktur angeordnet sind;
-
1D aus
dem Stand der Technik ist eine Seitenansicht im Querschnitt für eine Exponierung von
Farbpigmentkristalle beschichtenden Leuchtstoffen im Inneren einer
Pixelstruktur;
-
1E aus
dem Stand der Technik ist eine Seitenansicht im Querschnitt von
Farbpigmentkristallen, die in einer Pixelstruktur angeordnet sind;
-
1F aus
dem Stand der Technik ist eine Seitenansicht im Querschnitt für eine Exponierung von
Farbpigmentkristallen in einer Pixelstruktur;
-
1G aus
dem Stand der Technik ist eine vergrößerte Seitenansicht im Schnitt
für eine
Exponierung von Farbpigmentkristallen in einer Pixelstruktur;
-
2A ist
eine Seitenansicht im Schnitt von Farbpigmentkristallen, die in
einer Black-Matrixstruktur angeordnet sind;
-
2B ist
eine Seitenansicht im Schnitt für eine
Exponierung von Farbpigmentkristallen in einer Black-Matrixstruktur;
-
2C ist
eine vergrößerte Seitenansicht
im Schnitt für
eine Exponierung von Farbpigmentkristallen in einer Black-Matrixstruktur.
-
2D ist
eine Seitenansicht im Schnitt von Leuchtstoffen, die auf der Oberseite
von Farbpigmentkristallen in einer Black-Matrixstruktur angeordnet
sind;
-
2E ist
eine Seitenansicht des Lichtganges durch Farbpigmentkristalle hindurch
und von diesen absorbiert.
-
Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
-
Es
wird nun detailliert Bezug genommen auf bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung, von der in den beigefügten Zeichnungen Beispiele
veranschaulicht sind. Obgleich die Erfindung in Verbindung mit den
bevorzugten Ausführungsformen
beschrieben wird, gilt als selbstverständlich, dass die Erfindung
auf diese Ausführungsformen
nicht als beschränkt
auszulegen ist. Vielmehr soll die Erfindung Alternativen, Modifikationen
und Äquivalente
abdecken, die in den Erfindungsgedanken und den Schutzumfang der
Erfindung, wie sie in den beigefügten Ansprüchen festgelegt
ist, einbezogen werden können.
Darüber
hinaus werden in der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden
Erfindung zahlreiche spezielle Einzelheiten ausgeführt, um
ein gründliches
Verständnis
der vorliegenden Erfindung zu vermitteln. Für den Durchschnittsfachmann
auf dem Gebiet wird allerdings naheliegend sein, dass die vorliegende
Erfindung ohne diese speziellen Einzelheiten praktiziert werden
kann. In anderen Fällen sind
wohlbekannte Methoden, Prozeduren, Bauelemente und Schaltkreise
nicht im Detail beschrieben worden, um Aspekte der vorliegenden
Erfindung nicht unnötig
unklar werden zu lassen.
-
Bezugnehmend
auf 2A der erfindungsgemäßen Ausführungsform wird eine Seitenansicht im
Schnitt eines Glassubstrats 200 mit einer Black-Matrix 202 dargestellt.
Die Verwendung von Glas als Bildschirmmaterial ist auf dem Fachgebiet gut
bekannt. Allerdings ist für
den Fachmann auf dem Gebiet klar, dass die Verwendung anderer, transparenter
Materialien für
die vorliegende Erfindung ebenfalls geeignet sein kann.
-
Auf
der Innenseite des Glassubstrats 200 wird eine Black-Matrix 202 angeordnet,
die eine Pixelstruktur auf dem Bildschirm 200 festlegt.
Die Verwendung einer Black-Matrix auf dem Gebiet der Flachbildschirmstrukturen
ist in der Fachwelt gut bekannt. Allerdings wird für den Fachmann
auf dem Gebiet offensichtlich sein, dass die Verwendung anderer Pixel
festlegender Strukturen in der vorliegenden Erfindung ebenfalls
geeignet ist.
-
Wie
in 2A gezeigt, wird auf der Innenseite von Glassubstrat 200 eine
Black-Matrix 202 der erfindungsgemäßen Ausführungsform angeordnet. Die Black-Matrix 202 weist
Wandungen auf, die eine Mehrzahl von Vertiefungen darin festlegen.
Diese Vertiefungen legen wiederum die Pixelstruktur in der erfindungsgemäßen Ausführungsform
fest.
-
In
der vorliegenden Erfindung werden feine Farbpigmentkristalle erzeugt,
die als Farbfiltermaterial dienen. In der erfindungsgemäßen Ausführungsform
werden diese Pigmentkristalle in der Kugelmühle zu feinen Kristallen in
nanokristalliner Größe gemahlen.
Das Mahlen in der Kugelmühle
ist eine auf dem Fachgebiet gut bekannte Methode, um nanokristalline
Größen zu erhalten.
Allerdings wird es für den
Fachmann auf dem Gebiet offensichtlich sein, dass andere Methoden
angewendet werden können, um
feinkristalline Größen zu erhalten.
-
In
der erfindungsgemäßen Ausführungsform werden
die Farbpigmentkristalle aus einer Gruppe ausgewählt, bestehend aus Cobaltaluminat,
Eisenoxid und Chromoxid. Diese Farbpigmente schließen beispielsweise
Harshaw #7546 für
Blau ein, Harshaw #9384 für
Rot und Harshaw #3955 oder #9440 für Grün, die alle von der Englehard
Corporation of Cleveland, Ohio, hergestellt werden. Diese Materialien werden
deshalb in der erfindungsgemäßen Ausführungsform
gewählt,
da ihre Farbfiltercharakteristiken den drei Primärfarben des Lichts entsprechen:
Cobaltaluminat für
Blau, Eisenoxid für
Rot und Chromoxid für
Grün. Insbesondere
zeigen diese Farbpigmentkristalle Filtercharakteristiken, die deren
charakteristische Wellenlänge
im Mittelpunkt haben. Beispielsweise zeigt Chromoxid eine charakteristische Wellenlänge für grünfarbiges
Licht. Als Folge transmittieren Chromoxidmetalle grünfarbiges
Licht, während
Licht anderer Farben oder Wellenlängen absorbiert wird. Damit "filtern" diese Kristalle
unerwünschte Farben
oder Wellenlängen
aus. Obgleich in der erfindungsgemäßen Ausführungsform derartige Materialien
für Farbpigmentkristalle
verwendet werden, eignet sich die vorliegende Erfindung auch gut
zur Verwendung mit verschiedenen anderen Farbmaterialien.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung werden sodann die Farbpigmentkristalle mit einer Lösung von
Polyvinylalkohol zur Erzeugung einer Farbfilter-Aufschlämmung gemischt. In der erfindungsgemäßen Ausführungsform
weist die Lösung
von Polyvinylalkohol 5Vol.% Polyvinylalkohol auf, 0,2% bis 5 Gew.%
Metalldichromat, ein Tensid, ein Dispergiermittel, ein Emulgiermittel,
Tetraethylenglykol, 2,5 Vol.% Metallacetat-Puffer und Rest Wasser.
Die Verwendung dieser beispielhaften Polyvinylalkohol-Lösung ist
in der Fachwelt gut bekannt. Allerdings wird für den Fachmann auf dem Gebiet
offensichtlich sein, dass eine Polyvinylalkohol-Lösung unterschiedlicher Mischungen
ebenfalls in der vorliegenden Erfindung geeignet sein wird.
-
Gemäß der erfindungsgemäßen Ausführungsform
wird sodann eine Lage der Farbfilter-Aufschlämmung auf die Innenseite des
Glassubstrats aufgebracht. Diese Farbfilter-Aufschlämmung läßt man in
die Pixel hinein absetzen, die durch die Vertiefungen der Black-Matrix
festgelegt sind. In einer der Ausführungsformen werden Farbfilter-Aufschlämmungen
der Reihe nach, einer nach der anderen, auf das Glassubstrat aufgetragen
und durch UV-Licht Exponierung bearbeitet, um überschüssige Aufschlämmungen
zu entfernen. Insbesondere zur Erzeugung von Farbfiltern für rote,
grüne und
blaue Pixel wird der gesamte Prozess von Beginn bis zum Ende in
der erfindungsgemäßen Ausführungsform für jede Farbe
wiederholt. Um beispielsweise einen Farbfilter für rote Pixel zu erzeugen, wird
die rote Farbfilter-Aufschlämmung
auf das Glas aufgetragen. Anschließend wird die rote Farbaufschlämmung durch
UV-Licht gehärtet.
Abschließend
wird die rote Farbaufschlämmung
in unerwünschten
Pixelbereichen entfernt. Der gesamte Prozess wird solange wiederholt,
bis alle drei Farbpigmentkristalle Rot, Grün und Blau abgeschieden und
gehärtet
worden sind. In der erfindungsgemäßen Ausführungsform werden die Farbfilter-Aufschlämmungen
durch Siebdrucken oder mit Hilfe eines Rakelprozesses aufgetragen,
die in der Fachwelt gut bekannt sind. Für den Fachmann auf dem Gebiet
wird es jedoch offensichtlich sein, dass andere Auftragsmethoden
für die
vorliegende Erfindung ebenfalls geeignet sind.
-
In
einer anderen Ausführungsform
werden gemäß der vorliegenden
Erfindung alle Farbaufschlämmungen
aufgebracht und zwar eine Farbe nach der anderen, bevor man zum
nächsten
Schritt übergeht.
Beispielsweise wird eine rote Farbaufschlämmung aufgetragen und anschließend eine grüne Farbaufschlämmung aufgetragen.
Abschließend
wird eine blaue Farbaufschlämmung
aufgetragen. Sodann werden alle drei Farbaufschlämmungen auf den Pixelbereichen
gleichzeitig exponiert. Die erfindungsgemäße Ausführungsform verwendet ein gepixeltes
Metall, um unerwünschte
Pixelbereiche abzudecken. Sodann werden alle Farbfilter-Aufschlämmungen
aufgesprüht
oder durch Siebdruck nacheinander unter Verwendung separater, gepixelter
Metallmasken für
die jeweilige Farbe aufgetragen. Damit werden alle Farbaufschlämmungen
in die Pixel der entsprechenden Farben abgeschieden. Auf dem Fachgebiet
sind Prozesse des Siebdruckens, des Spritzens und der Fotomaskierung
gut bekannt. Für den
Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet wird jedoch offensichtlich
sein, dass andere Methoden des Auftragens uns Maskierens für die vorliegende
Erfindung ebenfalls geeignet sind. Gemäß der vorliegenden Erfindung
wird die Farbfilter-Aufschlämmung
sodann getrocknet. In der erfindungsgemäßen Ausführungsform wird nach einer
vorgegebenen Zeitdauer der Überschuss
der Aufschlämmung
abgerakelt und die Farbfilter-Aufschlämmung getrocknet und anschließend exponiert.
Obgleich in der erfindungsgemäßen Ausführungsform
ein Rakelprozess zur Anwendung gelangt, wird der Durchschnittsfachmann auf
dem Gebiet zweifellos andere Methoden zum Entfernen überschüssiger Aufschlämmungen
erkennen.
-
Bezugnehmend
auf 2B wird gemäß der erfindungsgemäßen Ausführungsform
die Lage der getrockneten Farbfilter-Aufschlämmung sodann an UV-Licht 206 von
der Außenseite
des Glassubstrats 200 belichtet. Die Anwendung von UV-Licht
zur Ausführung
der Härtung
ist auf dem Fachgebiet gut bekannt. Allerdings wird der Fachmann
auf dem Gebiet erkennen, dass anderes Licht zum Exponieren der getrockneten
Farbfilter-Aufschlämmung
verwendet werden kann. Wie vorstehend ausgeführt erfolgt die Exponierung
mit UV-Licht durch ein Glassubstrat 200 und durch eine
Fotomaske hindurch. In der erfindungsgemäßen Ausführungsform beträgt die Dicke des
Glassubstrats 200 etwa 1,1 mm (z.B. Shot D623-Glas). Auf
dem Fachgebiet ist gut bekannt, dass dünnes Glas, wie beispielsweise
Shot D623, über
hervorragende UV-Eigenschaften verfügt. Allerdings wird der Fachmann
auf dem Gebiet erkennen, dass andere transparente Materialien unterschiedlicher
Dicke mit hervorragenden UV-Eigenschaften ebenfalls für die vorliegende
Erfindung geeignet sein können.
-
Während des
Exponierungsprozesses wird eine Fotomaske verwendet, um zu ermöglichen, dass
ausschließlich
vorbestimmte Pixel exponiert werden. In der erfindungsgemäßen Ausführungsform wird
die Fotomaske verwendet, um ausschließlich die Farbpigmentkristalle
zu exponieren, die sich in den gewünschten Farbpixeln befinden.
Beispielsweise werden mit der Fotomaske rote Farbpigmentkristalle
exponiert, die in den Pixeln angeordnet sind, die die zugewiesene
Farbe Rot haben. In ähnlicher
Weise ermöglicht
die Fotomaske die Exponierung lediglich von Pixeln mit der zugewiesenen
Farbe Grün.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird die überschüssige Lage
der exponierten Farbfilter-Aufschlämmung beispielsweise durch
Rakelbehandlung entfernt und ein Farbfilter der gewünschten
Farbtransmissionswellenlänge
zurückgelassen,
das auf dem Glassubstrat abgeschieden ist. Die überschüssige Lage der exponierten
Farbfilter-Aufschlämmung wird
auf der Oberseite von Pixeln erzeugt, die zugewiesene Farben haben,
die von der Farbe der Farbfilter-Aufschlämmung verschieden
sind. In der erfindungsgemäßen Ausführungsform
kann die unerwünschte
Lage entweder dadurch entfernt werden, dass sie abgewaschen wird
oder dass sie ausgeheizt wird. Der Fachmann auf dem Gebiet wird
mit diesen beispielhaften Methoden der Entfernung ohne weiteres
vertraut sein. Jedoch wird für
ihn offensichtlich sein, dass andere Methoden der Entfernung gleichermaßen für die vorliegende
Erfindung geeignet sein können.
-
In
der Vergangenheit sind mit konventionellen Methoden zur Erzeugung
eines Farbfilters in einer Einstellung auf einer Bildschirmstruktur
Farbfiltermaterialien an UV-Licht von der Innenseite des Bildschirms
exponiert worden. Insbesondere ist ein Farbfiltermaterial in konventionellen
Methoden nicht durch den Bildschirm hindurch exponiert worden. Bei den
konventionellen Methoden hafteten mit diesen Exponierungsmethoden
die Farbpigmentkristalle nicht gut. Zur Verhinderung einer raschen
Exponierung hat dieses die Einstellung einer Formulierung bedeutet.
-
Im
Gegensatz dazu wird in der erfindungsgemäßen Ausführungsform die Farbfilter-Aufschlämmung durch
das Glassubstrat 200 entsprechend der Darstellung in 2B exponiert.
In der vorliegenden Ausführungsform
wird zuerst die getrocknete Farbaufschlämmung exponiert, die sich mit
dem Glassubstrat 200 in Kontakt befindet. Als Ergebnis haften
die Farbpigmentkristalle 204 während des Exponierungsprozesses
fest an dem Glassubstrat 200. Die Verhinderung einer raschen
Exponierung bei einem geringen pH-Wert verhindert ein "tiefes" Vernetzen. Dafür ist ein
neutraler pH-Wert von 6 bis 8 erforderlich, andernfalls verringert
eine Exponierung bei einem pH-Wert unterhalb von 6 rasch das Transmissionsspektrum.
Der Exponierungsprozess der erfindungsgemäßen Ausführungsform wird allgemein in 2B veranschaulicht
und spezieller in 2C dargestellt. In beiden Figuren
bilden die Farbpigmentkristalle 204 eine Lage des Farbfilters
auf der Innenseite von Glassubstrat 200. Die Farbpigmentkristalle 204 werden
an UV-Licht 206 exponiert. Bezugnehmend auf 2C werden
die Farbpigmentkristalle 204 in direktem Kontakt mit Glassubstrat 200 mit der
Oberfläche
des Glassubstrats 200 klebend verbunden. Die Farbpigmentkristalle 204 werden
auch entsprechend der Darstellung durch Struktur 210 mit anderen
angrenzenden Kristallen vernetzt. Als Ergebnis bilden die Farbpigmentkristalle 204 in
der erfindungsgemäßen Ausführungsform
eine stärker
haftende und kohärente
Lage.
-
Darüber hinaus
wird die Black-Matrix in der vorliegenden Erfindung vorteilhaft
als eingebaute Maske genutzt. Wie vorstehend ausgeführt wurde, erfordert
die konventionelle Methode des Exponierens der Kristalle von der Oberseite
einer Black-Matrix eine extreme Präzision hinsichtlich der Ausrichtung
einer Fotomaske. Eine Fehlausrichtung bedeutet ein Härten unerwünschter
Farbpigmentkristalle auf der Oberseite oder an den Rändern einer Black-Matix.
Im Gegensatz dazu exponiert das UV-Licht 206 entsprechend
der Darstellung in 2B Farbpigmentkristalle 204 von
der Unterseite der Black-Matrix 202, d.h. von der Innenseite
des Glassubstrats 200. Damit wird in der vorliegenden Erfindung
die Black-Matrix 200 als eine natürliche Maske zur Verhinderung
des Härtens
unerwünschter Farbpigmentkristalle
auf der Oberseite oder den Rändern
der Black-Matrix genutzt. Als Ergebnis führt eine geringfügige Fehlausrichtung
einer Fotomaske nicht zum Härten
von Farbpigmentkristallen in unerwünschten Bereichen.
-
Die
vorliegende Erfindung verfügt
darüber
hinaus über
andere Vorteile. Bezugnehmend auf 2D zeigt
die erfindungsgemäße Ausführungsform
eine Lage von Leuchtstoff 212, die auf der Oberseite der
Farbpigmentkristalle angeordnet ist. Anders als bei einigen konventionellen
Leuchtstoffen brauchen die Leuchtstoffe in der vorliegenden Erfindung nicht
mit Farbkristallen beschichtet zu werden.
-
2E veranschaulicht,
wie die Farbpigmentkristalle als Farbfilter fungieren. Von Außen kommendes
Licht 216, das in den Pixelbereich eintritt, wird von den
Farbpigmentkristalle 204 aufgefangen. Sichtbares Licht
besteht gewöhnlich
aus allen Wellenlängen
im Spektrum des sichtbaren Lichts. Das Licht 216, das andere
Wellenlängen
als die Farbpigmentkristalle 204 hat, wird absorbiert,
während
Licht 215, das eine ähnliche
Wellenlänge
wie die Farbpigmentkristalle 204 hat, von dem Filter reflektiert
wird. Damit wird ein unerwünschtes
Reflektieren des Bildschirms weitgehend verringert. Andererseits
hat das von den Leuchtstoffen 212 kommende Licht 214 eine ähnliche
Wellenlängencharakteristik
wie die Farbpigmentkristalle. Als Ergebnis wird das Licht der Leuchtstoffe
weitgehend durch das Filter zu dem zu betrachtenden Schirm durchgelassen. Damit
kann das Farbkristallfilter der erfindungsgemäßen Ausführungsform die Farben in den
gewünschten
Transmissionswellenlängen
stärker
gesättigt
zeigen.
-
Die
vorliegende Erfindung gewährt
damit ein Verfahren zum Herstellen eines Farbfilters auf einem Bildschirm,
womit die Lesbarkeit von Bildschirmen durch verringerte Reflektion
von Umgebungslicht und durch erhöhte
Transmission von Licht von Leuchtstoffen gewünschter Wellenlänge ohne
größere Verringerung
der Transmission von Licht von den Leuchtstoffen in einer Weise
verbessert wird, mit der eine wirksamere Haftung von Farbpigmentkristallen an
der Bildschirmstruktur gewährt
wird, während gleichzeitig
die Notwendigkeit für
eine Ausrichtung hoher Präzision
verringert und dadurch Anlagenkosten herabgesetzt werden.
-
Die
vorstehend ausgeführten
Beschreibungen spezieller Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung sind zum Zwecke der Veranschaulichung und
Beschreibung geboten worden. Diese sind nicht als erschöpfend zu
betrachten und sollen die Erfindung nicht auf die präzisen, offenbarten
Formen einschränken,
und es sind offensichtlich zahlreiche Modifikationen und Variationen
angesichts der vorstehend ausgeführten
Lehre möglich.
Die Ausführungsformen
wurden gewählt
und beschrieben, um die Grundsätze
der Erfindung und ihre praktische Anwendung bestmöglich zu
erläutern
und damit anderen Fachleuten auf dem Gebiet die beste Nutzung der
Erfindung und der verschiedenen Ausführungsformen mit zahlreichen
Modifikationen zu ermöglichen,
wie sie für
eine spezielle Anwendung als geeignet angesehen werden können. Es
ist davon auszugehen, dass der Geltungsbereich der Erfindung durch
die beigefügten
Ansprüche
und ihre Äquivalente
festgelegt ist.