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Dokumentenidentifikation DE69835587T2 16.08.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0000968445
Titel VERFAHREN ZUR ERZEUGUNG EINER FARBFILTERSCHICHT AUF EINER FLACHEN SCHIRMANZEIGESTRUKTUR
Anmelder Candescent Intellectual Property Services, Inc., San Jose, Calif., US
Erfinder DRUMM, M., Paul, Ventura, California 93003, US
Vertreter derzeit kein Vertreter bestellt
DE-Aktenzeichen 69835587
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 10.02.1998
EP-Aktenzeichen 989050331
WO-Anmeldetag 10.02.1998
PCT-Aktenzeichen PCT/US98/02570
WO-Veröffentlichungsnummer 1998038535
WO-Veröffentlichungsdatum 03.09.1998
EP-Offenlegungsdatum 05.01.2000
EP date of grant 16.08.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.08.2007
IPC-Hauptklasse G03F 7/00(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse H01J 29/32(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   G02B 5/20(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]
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 überschüssige 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.


Anspruch[de]
Verfahren zum Härten oder Erzeugen eines Farbfilters auf einem Feldemissionsbildschirm, welches Verfahren die Schritte umfasst:

a) Aufbringen einer Farbfilter-Aufschlämmung auf eine Oberfläche eines Glassubstrats des Feldemissionsbildschirms, um eine Lage einer Farbfilter-Aufschlämmung zu erzeugen;

b) Trocknen der Lage der Farbfilter-Aufschlämmung; und

c) Exponieren der Lage der Farbfilter-Aufschlämmung an UV-Licht von oder durch die Außenseite des Glassubstrats des Feldemissionsbildschirms hindurch, sodass die Farbfilter-Aufschlämmung härtet und an der Innenseite des Glassubstrats haftet oder mit ihr klebend verbunden ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem in Schritt a) die Farbfilter-Aufschlämmung in Pixelbereichen eingebracht wird, die auf der Innenseite des Glases angeordnet sind, wobei die Pixelbereiche durch eine Black-Matrixstruktur festgelegt sind und wobei Schritt a) ferner den Schritt umfasst:

Einbringen einer Farbfilter-Aufschlämmung in die Pixelbereiche, die auf der Innenseite des Glassubstrats angeordnet sind, wobei die Farbfilter-Aufschlämmung aufweist:

5 Vol.% Polyvinylalkohol,

0,2% bis 5 Gew.% Metalldichromat,

ein Tensid,

ein Dispergiermittel,

ein Emulgiermittel,

Tetraethylenglykol,

2,5 Vol% Metallacetat-Puffer und

Wasser.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei Schritt c) ferner das Exponieren der Lage der Farbfilter-Aufschlämmung an UV-Licht von der Außenseite des Glassubstrats des Feldemissionsbildschirms umfasst, sodass eine/die Black-Matrixstruktur Abschnitte der Farbfilter-Aufschlämmung gegenüber dem UV-Licht maskiert. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Feldemissionsbildschirm eine darauf ausgebildete Black-Matrixstruktur hat, wobei die Black-Matrixstruktur Farb-Subpixel festlegt, und worin in dem Schritt des Aufbringens das Farbfilter eine erste Farbfilter-Aufschlämmung ist, die in die Pixelbereiche hinein eingetragen wird, die auf der Innenseite des Glassubstrats des Feldemissionsbildschirms angeordnet sind und wobei die Pixelbereiche durch die Black-Matrixstruktur festgelegt sind; wobei das Verfahren ferner die Schritte umfasst:

Entfernen überschüssiger Anteile der ersten Lage der Farbfilter-Aufschlämmung, sodass die erste Lage der Farbaufschlämmung lediglich in ausgewählten entsprechenden, ersten Farb-Subpixeln verbleibt, und

Wiederholen der vorangegangenen Schritte für die entsprechenden zweiten und dritten Farbfilter-Aufschlämmungen.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei Schritt a) ferner den Schritt umfasst:

Einbringen einer ersten Farbfilter-Aufschlämmung in die Pixelbereiche, die auf der Innenseite des Glassubstrats angeordnet sind, wobei die erste Farbfilter-Aufschlämmung aufweist:

5 Vol.% Polyvinylalkohol,

0,2% bis 5Gew.% Metalldichromat,

ein Tensid,

ein Dispergiermittel,

ein Emulgiermittel,

Tetraethylenglykol,

2,5 Vol% Metallacetat-Puffer und

Wasser.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei Schritt a) ferner den Schritt umfasst:

Aufbringen einer Farbfilter Aufschlämmung die Farbpigmentkristalle aus der Gruppe enthält, bestehend aus Cobaltaluminat, Eisenoxid und Chromoxid in die Pixelbereiche, die auf der Innenseite des Glassubstrats des Feldemissionsbildschirms angeordnet sind.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei Schritt a) ferner das Aufbringen der Farbfilter-Aufschlämmung in die Pixelbereiche umfasst, wobei die Pixelbereiche durch eine/die Black-Matrixstruktur festgelegt sind. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, worin Schritt c) ferner das Verwenden einer Fotomaske zur Exponierung der ersten Lage der Farbfilter-Aufschlämmung an UV-Licht von der Außenseite des Glassubstrats des Feldemissionsbildschirms umfasst, so das lediglich ausgewählte Pixelbereiche, die die erste Farbfilter-Aufschlämmung enthalten, an dem UV-Licht exponiert werden. Verfahren zum Erzeugen eines Farbfilters auf einem Feldemissionsbildschirm mit einer darauf ausgebildeten Black-Matrixstruktur, wobei die Black-Matrixstruktur Farb-Subpixel festlegt und wobei das Verfahren die Schritte umfasst:

a) Abscheiden einer ersten Farbfilter-Aufschlämmung in die ausgewählten ersten Farb-Subpixel, die auf der Innenseite eines Glassubstrats des Feldemissionsbildschirms angeordnet sind,

b) Abscheiden einer zweiten Farbfilter-Aufschlämmung in die zweiten Farb-Subpixel, die auf der Innenseite des Glassubstrats des Feldemissionsbildschirms angeordnet sind,

c) Abscheiden einer dritten Farbfilter-Aufschlämmung in die dritten Farb-Subpixel, die auf der Innenseite des Glassubstrats des Feldemissionsbildschirms angeordnet sind,

d) Trocknen der ersten, zweiten und dritten Farbfilter-Aufschlämmungen,

e) Exponieren der ersten, zweiten und dritten Farbfilter-Aufschlämmung an UV-Licht durch die Außenseite des Glassubstrats des Feldemissionsbildschirms hindurch, so das die ersten, zweiten und dritten Farbfilter-Aufschlämmungen gehärtet und an der Innenseite des Glassubstrats des Feldemissionsbildschirms klebend gebunden werden.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Schritte a) bis c) ferner die Schritte umfassen:

Aufbringen einer ersten Farbfilter-Aufschlämmung, die Farbpigmentkristalle enthält, die die Gruppe aufweisen, bestehend aus Cobaltaluminat, Eisenoxid und Chromoxid, in die ersten Farb-Subpixel hinein, die auf der Innenseite des Glassubstrats des Feldemissionsbildschirms angeordnet sind,

Aufbringen einer zweiten Farbfilter-Aufschlämmung, die Farbpigmentkristalle enthält, die die Gruppe aufweisen, bestehend aus Cobaltaluminat, Eisenoxid und Chromoxid, in die zweiten Farb-Subpixel, die auf der Innenseite des Glassubstrats des Feldemissionsbildschirms angeordnet sind, und

Aufbringen einer dritten Farbfilter-Aufschlämmung, die Farbpigmentkristalle enthält, die die Gruppe aufweisen, bestehend aus Cobaltaluminat, Eisenoxid und Chromoxid, in die dritten Farb-Subpixel hinein, die auf der Innenseite des Glassubstrats des Feldemissionsbildschirms angeordnet sind.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei Schritt c) ferner das Exponieren der Lage der Farbfilter-Aufschlämmung an UV-Licht von der Außenseite des Glassubstrats des Feldemissionsbildschirms umfasst, so das die Black-Matrixstruktur unerwünschte Abschnitte der ersten, zweiten und dritten Farbfilter-Aufschlämmungen davor maskiert, von dem UV-Licht exponiert zu werden.






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