NL9000389A - Inrichting met kleurfilter. - Google Patents

Description

Inrichting met kleurfilter

De uitvinding betreft een inrichting bevattende een substraat voorzien van een kleurfilter dat althans ten dele bedekt is door een deklaag.

Daarnaast betreft zij een werkwijze voor het vervaardigen van een dergelijk inrichting .

Een kleurfilter zoals bovengenoemd kan worden toegepast in elektro-optische weergeefinrichtingen, zoals bijvoorbeeld een vloeibaar kristal weergeefinrichting maar ook bijvoorbeeld in ladinggekoppelde inrichtingen ten behoeve van beeldopname of anderszins. Een dergelijke kleurfilter bestaat doorgaans uit een patroon van kleurelementen, maar kan ook een zogenaamde "zwarte matrix" bevatten.

Een inrichting van de in de aanhef genoemde soort wordt bijvoorbeeld toegepast in een vloeibaar kristal weergeefinrichting, zoals beschreven in ÜSP 4.744.637. Hierin wordt een deklaag beschreven die minder gevoelig is voor OV-straling dan de tot dan toe gebruikelijke en die een zodanige thermische uitzettingscoêfficiènt bezit dat bij het vervolgens aanbrengen van elektroden nauwelijks opruwing of rimpeling van de deklaag optreedt. Hierbij werden met name bij een deklaag die Si02 bevat goede resultaten bereikt, terwijl echter bij het gebruik van fotohardende arcylaatharsen aanzienlijke opruwing optrad.

Dit soort deklagen moet, met name bij gebruik in vloeibaar kristal weergeefinrichtingen, aan een aantal eisen voldoen.

De deklaag moet bijvoorbeeld bestendig zijn tegen de in het verdere vervolg gebruikte processtappen. De eerstvolgende is bij voorbeeld het aanbrengen van doorzichtige geleidende sporen, zoals indium-tinoxyde. Niet alleen moet de deklaag bestendig zijn tegen de gebruikte etsmaterialen, maar ook mag bij de gebruikte temperaturen geen rimpeling van deklaag en/of kleurfilter optreden. Deze depositietemperatuur wordt bij voorkeur hoog gekozen (180° - 200°) omdat dan de uiteindelijke soortelijke weerstand van de geleidende sporen minimaal is.

De deklaag moet zich voorts bij voorkeur niet buiten het eigenlijke weergeefgedeelte uitstrekken omdat zich daar op het substraat reeds andere aansluitsporen kunnen bevinden, bijvoorbeeld ten behoeve van chip-on-glass aansluitingen. Het is derhalve voordelig als de deklaag patroonmatig kan worden aangebracht. Hierbij mag de deklaag echter niet abrupt ophouden omdat dan ter plaatse van de rand breuken kunnen optreden in geleidersporen die zich tot over de rand uitstrekken.

Bovendien moet de genoemde deklaag bestendig zijn tegen doordrukken van afstandbepalende elementen (spacers), die de dikte van de vloeibaar kristal laag bepalen.

De uitvinding stelt zich onder meer ten doel een deklaag te verschaffen die zo goed mogelijk aan de genoemde eisen voldoen.

Een inrichting volgens de uitvinding heeft hiertoe het kenmerk dat de deklaag een acrylaathars bevat en aan tenminste een van zijn randen geleidelijk in dikte afneemt.

De uitvinding berust op het inzicht dat het mogelijk is een dergelijke harde, krasvaste deklaag van polymeriseerbare harsten) aan te brengen door gebruik te maken van flexografische druktechnieken of bijvoorbeeld stempeltechnieken.

Hierbij wordt opgemerkt dat het gebruik van een beschermende laag, die een acrylaathars bevat, op zichzelf genoemd wordt in EP-A-O.266.218. Het betreft hier echter thermohardende harsen, terwijl van schuin aflopen aan de randen geen sprake is.

Patroonmatig aanbrengen van deklagen is op zichzelf goed mogelijk met bijvoorbeeld epoxies en polymiden, maar de hierdoor ontstane lagen zijn dusdanig zacht dat door druk van de afstandbepalende elementen (spacers) deze lagen beschadigd worden of een zekere mate van indrukken ondergaan, die plaatsafhankelijk is, waardoor diktevariaties onstaan van de vloeibaar kristal laag. Bovendien zijn dergelijke lagen vaak minder bestand tegen de genoemde aansluitende processtappen, zoals aanbrengen van elektroden (temperatuur, etsvloeistof).

Aan de rand neemt de deklaag bij voorkeur af met een helling die kleiner is dan 30°; in de praktijk kunnen hellingen van 1° a 2° gerealiseerd worden.

Over het gehele traject gezien kan de deklaag buiten het kleurfilter plaatselijk een variatie in de hellingshoek vertonen, die lokaal, afhankelijk van de ondergrond en procesparameters zelfs enigszins tegengesteld kan verlopen, zij het dat deze tegengesteld verlopende helling praktisch altijd een helling van 2° of minder vertoont.

De genoemde deklaag, die wordt vervaardigd door polymerisatie van een acrylaathars heeft bij voorkeur een potloodhardheid van tenminste 4 H. Hiertoe kunnen de acrylaatharsen trimethylolpropaantriacetaat, n-vinylpyrdidon, pentaerithrytoltriacetaat of pentaerithrytoltetraacetaat worden gebruikt.

Het substraat voorzien van een deklaag kan ook in andere elektro-optische weergeefinrichtingen dan vloeibaar kristal weergeefinrichtingen worden toegepast.

Een werkwijze voor het vervaardigen van een inrichting volgens de uitvinding heeft het kenmerk dat na het ondergaan van een reinigingsstap het substraat ter plaatse van het kleurfilter voorzien wordt van het materiaal ten behoeve van de deklaag, dat patroonmatig wordt aangebracht, waarna het deklaagmateriaal wordt uitgehard met behulp van UV-straling.

De reinigingsstap kan bestaan uit een zuurstofplasma behandeling of een üV-ozon-behandeling.

Voor het patroonmatig aanbrengen kan gebruik gemaakt worden van een flexographische drukmethode of een stempel.

Na het patroonmatig aanbrengen wordt bij voorkeur 5 a 10 minuten gewacht alvorens het uitharden dat bij voorkeur in een inerte atmosfeer plaatsvindt, wordt toegepast.

Deze en andere aspecten van de uitvinding zullen thans nader worden beschreven en toegelicht aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld en de tekening.

Figuur 1 stelt schematisch een deel van een weergeefinrichting volgens de uitvinding voor.

Figuur 1 toont schematisch een deel van een weergeefinrichting 1 met een eerste steunplaat 2 van glas, kwarts, of een ander geschikt materiaal. Op de steunplaat 2 is met behulp van in de vloeibaar kristaltechnologie gebruikelijke methoden een kleurfilter 3 aangebracht, in dit voobeeld bestaand uit kleurcellen 4 (rood^, groenblauw^, die overeenkomen met beeldelementen. Het kleurfilter kan bovendien een zogeheten "zwarte matrix" bevatten.

Over het kleurfilter 3 is een deklaag 5 aangebracht die volgens de uitvinding uit gepolymeriseerde acrylaathars bestaat en ter plaatse van de randen (gebieden 6) geleidelijk in dikte afneemt, bijvoorbeeld met een helling van 1° a 2° De vervaardiging van een dergelijke deklaag zal hieronder nader uiteengezet worden.

Op de deklaag 5 is een metalisatiepatroon 7 aangebracht, bijvoorbeeld bestaande uit doorzichtige indiumtinoxyde (ITO) elektroden, bedekt door een laagje Si<>2. In een inrichting volgens de uitvinding kan indiumtinoxyde bij betrekkelijk hoge temperatuur gedeponeerd worden, zonder dat rimpeling of opruwing van de deklaag 5 optreedt. Een dergelijke hoge neerslagtemperatuur leidt tot ITO-elektroden met zeer lage weerstand. Ook eventuele voor het patroneren van de ITO-laag te gebruiken etsbaden tasten de deklaag 5 niet aan.

De inrichting bevat verder een tweede steunplaat 8, waarop elektroden 9 zijn aangebracht, die beeldelementen definiëren het zij doordat de elektroden 9 met het metalisatiepatroon 7 een kruisstangsysteem vormen, waarbij de kruispunten de beeldelementen definiëren (passieve aansturing), hetzij doordat de elektroden 9 beeldelektroden vormen die door een (niet getekend) systeem van schakelelementen, stuur- en datalijnen worden bestuurd (actieve aansturing); in het laatste geval kan de elektrode 7 als één vlak worden uitgevoerd.

Tussen de beide steunplaten 2,8 die zonodig nog 'van beschermende/oriënterende lagen 10 zijn voorzien bevindt zich een laag vloeibaar kristal materiaal 11. De' beide steunplaten worden op praktisch constante afstand gehouden door middel van een afsluitrand 12 en afstandbepalende elementen (spacers) 13. De inrichting kan verder op gebruikelijke wijze voorzien zijn van polarisatoren, reflectoren enz.

Ter plaatse van de rand (gebied 6) neemt de afdeklaag geleidelijk in dikte of zodat de metallisatie 7 hier zonder kans op breuk ten gevolge van sterke stapbedekking kan worden aangebracht.

Doordat de deklaag 5,6 volgens de uitvinding hard (en dus krasresistent is) bestaat er geen kans op indrukken van deze laag ter plaatse van afstandselementen (spacers) 13.

De deklaag 5,6 kan als volgt worden vervaardigd, üitgegaan wordt van bijvoorbeeld een glasplaat, waarop behalve het kleurfilter 4 desgewenst al andere metallisatiesporen buiten het eigenlijke weergeefgedeelte, bijvoorbeeld ten behoeve van chip-on-glass montage, zijn aangebracht. Om deze andere metallisatiesporen goed te kunnen contacteren is het gewenst de deklaag 5,6 patroonmatig aan te brengen.

Voor een goede hecting van de deklaag worden substraat 2 en kleurfilter 3 vooraf gereinigd in bijvoorbeeld een korte zuurstofplasmabehandeling (10 - 20 seconden) maar ook een üV/ozon behandeling (0,5 - 10 minuten) is mogelijk.

Het deklaagpatroon 5 wordt vervolgens aangebracht met behulp van een flexografische drukmethode. Hierbij wordt via een rubber plaat voorzien van het aan te brengen patroon het op te drukken materiaal, in dit voobeeld acrylaat, op de glasplaat aangebracht. Het acrylaat (bijvoorbeeld trimethylolpropaantriacetaat) bestaat uit monomeren en dimeren in zodanige verhouding dat dit materiaal de juiste viscositeit bezit om gedrukt te kunnen worden. Om de flexofgrafische drukmethode mogelijk te maken wordt geen gebruik gemaakt van oplosmiddelen. Wel kunnen eventuele hulpstoffen voor het verdere drukproces worden toegevoegd (surfactants, HV-initiator).

In plaats van de rubber plaat kan ook een stempel gebruikt worden.

De maximale laagdikte onmiddelijk na het drukken bedraagt 1-3 micrometer.

Vervolgens laat men de laag korte tijd rusten (5 a 10 min), waarbij deze enigszins uitloopt; hierbij ontstaan de schuin aflopende delen 6. Tenslotte wordt de laag 5,6 uitgehard met UV-straling onder uitsluiting van zuurstof. Aanwezigheid van zuurstof leidt tot zachter worden van de laag 5,6 door geringere polymerisatie en cross-linking van de polymeren met alle bovengenoemde nadelen. Het aldus verkregen acrylaat blijkt goed resistent tegen latere bewerkingen voor het vervaardigen van de weergeefinrichting, (hoge temperaturen, drukken, diverse etsvloeistoffen).

Uiteraard is de uitvinding niet beperkt tot het hier beschreven voorbeeld, maar zijn diverse variaties mogelijk. Zo kunnen ook andere weergeefinrichtingen, niet gebaseerd op vloeibaar kristal effecten, op een dergelijk substraat worden aangebracht, terwijl de deklaag ook toepasbaar is in andere kleurfilters, bijvoorbeeld ten behoeve van CCD'S.

Claims (13)

1. Inrichting bevattende een substraat voorzien van een kleurfilter dat althans ten dele bedekt is door een deklaag met het kenmerk dat de deklaag een uitgeharde acrylaathars bevat en aan tenminste een van zijn randen geleidelijk in dikte afneemt.

2. Inrichting volgens conclusie 1 met het kenmerk dat de deklaag in dikte afneemt met een helling van ten hoogste 30°.

3. Inrichting volgens conclusie 2 met het kenmerk dat de helling kleiner is dan 5°.

4. Inrichting volgens conclusie 1, 2 of 3 met het kenmerk dat de deklaag een potloodhardheid bezit van tenminste 4 H.

5. Inrichting volgens één der vorige conclusies met het kenmerk dat de deklaag praktisch vrij is van oplosmiddelen voor de acrylaathars.

6. Inrichting volgen één der vorige conclusies met het kenmerk dat de acrylaathars tenminste trimethylolpropaantriacetaat, n-vinylpyrolidon, pentaerithrytoltriacetaat of pentaerithrytoltetraacetaat bevat.

7. Elektro-optische weergeefinrichting bevattende een weergeefmedium tussen twee steunplaten, met het kenmerk dat ten de weergeefinrichting een inrichting volgens één der conclusies 1 t/m 6 bevat.

8. Weergeefinrichting volgens conclusie 7 met het kenmerk dat het weergeefmedium een vloeibaar kristallijn materiaal bevat.

9. Werkwijze voor het vervaardigen van een inrichting volgens één der conclusies 1 t/m 8 met het kenmerk dat na het ondergaan van een reinigingsstap het substraat ter plaatse van het kleurfilter voorzien wordt van het materiaal ten behoeve van de deklaag, dat patroonmatig wordt aangebracht, waarna het deklaagmateriaal wordt uitgehard met behulp van üV-straling.

10. Werkwijze volgens conclusie 9 met het kenmerk dat als reinigingsstap een zuurstofplasmabehandeling of een UV/ozonbehandeling wordt tegepast.

11. Werkwijze volgens conclusie 9 of 10 met het kenmerk dat tussen het patroonmatig aanbrengen en het uitharden ten minste 5 minuten gewacht wordt.

12. Werkwijze volgens conclusie 9, 10 of 11 met het kenmerk dat het uitharden in een inerte atmosfeer plaats vindt.

13. Werkwijze volgens één der conclusies 9 t/m 12 met het kenmerk dat voor het patroonmatig aanbrengen een flexografische drukmethode of een stempel gebruikt wordt.