DE69735689T2

DE69735689T2 - Farbfilter

Info

Publication number: DE69735689T2
Application number: DE69735689T
Authority: DE
Inventors: Takao Suwa-shi Nagano-ken Nishikawa; Hiroshi Suwa-shi Nagano-ken Kiguchi; Atsushi Suwa-shi Nagano-ken Takakuwa; Masaru Suwa-shi Nagano-ken Kojima
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1996-10-30
Filing date: 1997-10-28
Publication date: 2007-04-26
Anticipated expiration: 2017-10-29
Also published as: KR100483224B1; EP0882999A1; EP0882999B1; CN1124501C; EP1494064B1; KR100470011B1; DE69733880T2; KR20040098027A; DE69733880D1; DE69735689D1; EP0882999A4; KR19990076927A; US6063527A; TW429328B; CN1206471A; EP1494064A1; WO1998019188A1

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Farbfilter zur Verwendung in einem Flüssigkristall-Anzeigefeld oder dergleichen.
Technischer Hintergrund
Verfahren zur Herstellung eines Farbfilters für ein Flüssigkristall-Anzeigefeld oder dergl. umfassen ein Färbeverfahren, ein Pigmentdispersionsverfahren, ein Druckverfahren und ein elektrochemisches Abscheidungsverfahren.
Beim Färbeverfahren wird ein lichtempfindliches Material zum wasserlöslichen Polymermaterial, das das Färbematerial darstellt, gegeben, wobei es gegenüber Licht empfindlich gemacht wird. Anschließend wird das Material durch ein lithographisches Verfahren bemustert und in eine Farbstofflösung getaucht, um ein gefärbtes Muster zu erhalten.
Beispielsweise wird zunächst ein undurchsichtiger Bereich (im allgemeinen schwarz und als eine "schwarze Matrix" bezeichnet, nachstehend als BM abgekürzt) auf einem Glassubstrat ausgebildet. Anschließend wird das Färbematerial, das durch Zugeben des lichtempfindlichen Materials zum wasserlöslichen Polymermaterial so hergestellt wird, dass bei Belichtung die Löslichkeit in einem Lösungsmittel verringert wird, schichtförmig auf das Substrat, auf dem die BM ausgebildet ist, aufgebracht. Sodann wird nur ein Teil des Färbematerials durch eine Maske belichtet und anschließend entwickelt, wodurch eine Bemusterung vorgenommen wird, so dass das Färbematerial nur in den Bereichen der ersten Farbe zurückbleibt. Hierauf wird das Färbematerial zur Färbung in eine Farbstofflösung getaucht und anschließend unter Bildung der ersten Farbschicht verfestigt. Dieser Vorgang wird zur Bildung eines Dreifarbenfilters 3-mal wiederholt.
Während ein Farbfilter, der durch das Färbeverfahren hergestellt worden ist, eine hohe Durchlässigkeit und helle Farben aufweist, ist er durch schlechtere Eigenschaften in Bezug auf Lichtechtheit, Wärmebeständigkeit und Hygroskopizität gekennzeichnet.
Beim Pigmentdispersionsverfahren wird ein lichtempfindliches Harz, in dem ein Pigment dispergiert ist, schichtförmig auf ein Substrat aufgebracht. Sodann wird eine Musterbildung unter Erzielung eines einfarbigen Musters vorgenommen. Dieser Vorgang wird anschließend wiederholt. Beim vorstehenden Färbeverfahren wird die Färbung nach Bemusterung des Färbematerials vorgenommen, während beim Pigmentdispersionsverfahren ein lichtempfindliches Harz, das bereits gefärbt ist, schichtförmig auf das Substrat aufgetragen wird. Ein durch das Pigmentdispersionsverfahren hergestellter Farbfilter ist durch hohe Dauerhaftigkeit gekennzeichnet, zeigt aber eine etwas verrin gerte Durchlässigkeit.
Außerdem müssen von der Schicht des lichtempfindlichen Harzes zumindest mehr als 70 % der aufgetragenen Menge entfernt und entsorgt werden, was ein großes Problem in Bezug auf den Wirkungsgrad bei der Ausnutzung des Materials darstellt.
Beim Druckverfahren wird eine Anstrichfarbe, die durch Dispergieren eines Pigments in einem wärmehärtenden Harz hergestellt worden ist, durch wiederholtes Bedrucken zur Bildung der drei Farben aufgetragen. Anschließend wird das Harz unter Bildung der Farbschicht hitzegehärtet. Obgleich das Druckverfahren einfach ist, erweist es sich in Bezug auf die flache Beschaffenheit unterlegen.
Beim elektrochemischen Abscheidungsverfahren wird eine bemusterte, durchsichtige Elektrode auf einem Substrat vorgesehen und anschließend in eine Flüssigkeit zur elektrochemischen Abscheidung, die ein Pigment, ein Harz, einen Elektrolyt und dergl. enthält, getaucht, um die erste Farbe elektrochemisch abzuscheiden. Dieser Vorgang wird 3-mal wiederholt. Schließlich wird ein Erwärmungsvorgang durchgeführt. Das elektrochemische Abscheidungsverfahren ergibt eine hervorragende flache Beschaffenheit und erweist sich für eine Farbanordnung in einem Streifenmuster als wirksam, jedoch ist es schwierig, eine Farbanordnung in einem Mosaikmuster auszubilden.
Von den vorstehenden Herstellungsverfahren erweist sich das Druckverfahren in Bezug auf seine Genauigkeit als nachteilig. Beim elektrochemischen Abscheidungsverfahren besteht ein Nachteil in der Beschränkung der Bemusterung. Aus diesem Grund werden herkömmlicherweise das Färbeverfahren und das Pigmentdispersionsverfahren am meisten eingesetzt.
Jedoch ist beim Färbeverfahren und beim Pigmentdispersionsverfahren eine lithographische Stufe zur Bildung der Pixelregionen jeweils der ersten Farbe, der zweiten Farbe und der dritten Farbe erforderlich. Dies behindert in starkem Maße eine Verbesserung des Wirkungsgrads bei der Massenproduktion des Farbfilters. Ein Verfahren zur Bildung von Pixeln ohne eine lithographische Stufe für jede Farbe besteht in einem Tintenstrahlverfahren zur Herstellung eines Farbfilters, das in einer Anzahl von Veröffentlichungen beschrieben ist, beispielsweise in JP-A-59-75205 und JP-A-61-245106. Durch Anwendung eines Tintenstrahlverfahrens zur Bildung der Pixel wird der Wirkungsgrad bei der Verwendung des Materials verbessert. Außerdem wird dadurch das Verfahren verkürzt und zudem lässt sich ein Farbfilter von hoher Helligkeit erhalten.
Ein Verfahren, das zur Herstellung eines Farbfilters durch das Tintenstrahlverfahren vorgeschlagen worden ist, umfasst folgende Stufen: Einspritzen von Tinte mit vorgegebenen Farben in eine Mehrzahl von Tintenfüllungsvertiefungen, die in einem vorbestimmten Muster auf einer Matrize ausgebildet sind, zur Bildung einer Farbmusterschicht; anschließend Anheften eines Substrats auf der Oberfläche der Matrize, auf der die Farbmusterschicht gebildet worden ist, wobei eine Harzschicht dazwischen angeordnet ist; sodann Entfernen der Farbmusterschicht, der Harzschicht und des Substrats als ein Produkt von der Matrize.
Mit anderen Worten, bei diesem Verfahren zur Herstellung eines Farbfilters wird die Form der Farbmusterschicht durch die Tintenfüllungsvertiefungen auf der Matrize gesteuert und es lässt sich ein hochgradig präziser Farbfilter erhalten.
EP-A-0 655 647 und EP-A-0 718 644 beschreiben ein Verfahren zur Herstellung eines Farbfilters, das die folgenden Stufen umfasst: Ausbilden einer schwarzen Matrixschicht von undurchsichtigen Elementen, die schachbrettartig angeordnet sind, auf einem Glas oder einer Plastikbasis, Ausbilden einer Harzschicht einer besonderen Zusammensetzung auf der schwarzen Matrixschicht; Aussetzen der Harzschicht einer Musterungsbelichtung unter Verwendung der schwarzen Matrixschicht als einer Maske, um ein Muster zu bilden, das aus belichteten Bereichen und unbelichteten Bereichen besteht; Auftragen von Tinten auf die belichteten Bereiche der Harzschicht durch das Tintenstrahlsystem; und anschließend Verfestigen der gefärbten Harzschicht. Eine Schutzschicht kann auf der auf diese Weise gebildeten Harzschicht ausgebildet werden.
JP-A-06-167608 beschreibt ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines Farbfilters. Ein durchsichtiges Harz, das ein Muster aus zahlreichen Vertiefungen definiert, wird zunächst oben auf einem temporären Substrat ausgebildet. Die Vertiefungen werden sodann mit lichtdurchlässigen, gefärbten Harzen R, G und B gefüllt. Sodann werden das Muster und die gefärbten Harze durch Pressen mit einem Substrat verbunden. Sodann wird der Farbfilter durch Entfernen des temporären Substrats fertiggestellt.
US-A-5,281,450 offenbart ein Farbfilter und ein Verfahren zu seiner Herstellung umfassend: Ausbilden einer undurchsichtigen Tintenfüllschicht auf einem Substrat und Ausbilden von Tintenfüllungsvertiefungen in der Tintenfüllschicht; Ausbilden einer Farbmusterschicht durch Einspritzen von Tinte mindestens einer vorgegebenen Farbe in jede der Tintenfüllungsvertiefungen; und Ausbilden einer Harzschicht mit optischer Durchlässigkeit über der Tintenfüllschicht, auf der die Farbmusterschicht ausgebildet wird.
Das vorstehend beschriebene Verfahren zur Herstellung eines Farbfilters ist in folgender Hinsicht bei der Stufe der Trennung der Farbmusterschicht und der Harzschicht von der Matrize verbesserungsbedürftig.
Erstens löst sich dann, wenn keine gute Haftung zwischen dem Substrat und der Haftschicht besteht, beim Entfernen der Farbmusterschicht und der Harzschicht als ein Produkt von der Matrize die Harzschicht teilweise oder vollständig vom Substrat, wobei dann die Harzschicht über dem Substrat schwimmt oder vom Substrat abbricht.
Da ferner die Haftung zwischen der Farbmusterschicht und der Matrize für jede Farbe unterschiedlich ist, ergibt sich keine gleichmäßige Trennung von der Matrize und es kommt zu Übertragungsfehlern, wobei z. B. die Farbmusterschicht wegbricht oder Risse oder Deformationen auftreten.
Andererseits lassen sich dadurch, dass man für eine gleiche Haftung zwischen jeder Farbmusterschicht und der Matrize sorgt, die Abtrennung von der Matrize einheitlich gestalten und Übertra gungsfehler vermeiden. Da aber das Gleichgewicht mit anderen Eigenschaften, die für die Tinte erforderlich sind, z. B. die Farbeigenschaften und die Ausstoßeigenschaften beim Tintenstrahlverfahren, berücksichtigt werden müssen, nehmen die Schwierigkeiten in Bezug auf die Zusammensetzung und die Auswahl des Tintenmaterials noch zu.
Erfindungsgemäß sollen die vorstehenden Probleme gelöst werden. Die Aufgabe besteht in der Bereitstellung eines Farbfilters in der Weise, dass das Ablöseverfahren von der Matrize glatt vorgenommen werden kann.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Bei dem Farbfilter der Erfindung dient die Tintenfüllschicht zugleich als eine Deckschicht (Schutzschicht) für die Farbmusterschichten, und deshalb ist ein Schritt zum Ausbilden einer Deckschicht nicht erforderlich. Darüber hinaus kann durch die Verwendung einer glatten Matrize ein Farbfilter mit hervorragender Glätte ohne Glättungsbehandlung erhalten werden.
Das Farbfilter hat eine hervorragende Flachheit, keine Unebenheit der Farbdichte, und eine hohe Präzision und kann zu niedrigen Kosten erhalten werden. Zusätzlich kann auch ein BM ökonomischer Natur und mit hoher Präzision eingebaut werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1A bis 1D erläutern ein erstes Beispiel zur Herstellung eines Farbfilters;
2 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Behandlung eines Substrats in dem ersten Beispiel;
3A bis 3E erläutern das Verfahren zur Herstellung einer Matrize mit Tintenfüllungsvertiefungen in dem ersten Beispiel;
4 erläutert die Stufe der Füllung der Tintenfüllungsvertiefungen mit Tinte in dem ersten Beispiel;
5A bis 5E erläutern das Verfahren zur Bildung der Tintenfüllungsvertiefungen auf der Matrize durch ein zweites Verfahren bei dem ersten Beispiel;
6A und 6B erläutern das Verfahren zur Herstellung eines Farbfilters aus den Tintenfüllungsvertiefungen, die durch das zweite Verfahren des ersten Beispiels gebildet worden sind;
7A bis 7E erläutern das Verfahren zur Herstellung einer zweiten Matrize zur Bildung der Tintenfüllungsvertiefungen auf der Matrize durch ein drittes Verfahren des ersten Beispiels;
8A bis 8D erläutern das Verfahren zur Bildung der Tintenfüllungsvertiefungen durch das dritte Verfahren des ersten Beispiels und die Herstellung eines Farbfilters;
9 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Behandlung eines Substrats in einem zweiten Beispiel;
10 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Behandlung eines Substrats in einem dritten Beispiel;
11A bis 11E erläutern das Verfahren zur Bildung einer Tintenfüllungsschicht mit Tintenfüllungsvertiefungen auf einer Matrize in einem vierten Beispiel;
12A bis 12C erläutern das Verfahren nach der Bildung der Tintenfüllungsschicht mit Tintenfüllungsvertiefungen auf der Matrize in dem vierten Beispiel;
13 ist eine Schnittansicht einer Matrize, auf der im vierten Beispiel eine Trennschicht gebildet worden ist.
14A bis 14C erläutern das Verfahren zur Bildung einer Tintenfüllungsschicht mit Tintenfüllungsvertiefungen auf einer Matrize in einem fünften Beispiel;
15A bis 15C erläutern das Verfahren zur Bildung einer Tintenfüllungsschicht mit Tintenfüllungsvertiefungen auf einer Matrize in einem sechsten Beispiel;
16A bis 16E erläutern ein Verfahren zur Herstellung einer zweiten Matrize in dem sechsten Beispiel;
17A bis 17E erläutern ein weiteres Verfahren zur Herstellung einer zweiten Matrize in dem sechsten Beispiel;
18 ist eine Schnittansicht einer zweiten Matrize, auf der eine Trennschicht in dem sechsten Beispiel gebildet worden ist;
19A bis 19C erläutern das Verfahren zur Bildung einer Tintenfüllungsschicht mit Tintenfüllungsvertiefungen mit einer integrierten undurchsichtigen Schicht in einem siebten Beispiel;
20 zeigt einen Farbfilter mit integrierter BM des siebten Beispiels;
21A bis 21E erläutern das Verfahren zur Herstellung einer Matrize in einem achten Beispiel;
22A bis 22C erläutern das Verfahren nach der Bildung einer Tintenfüllungsschicht mit Tintenfüllungsvertiefungen auf der Matrize in dem achten Beispiel;
23A bis 23E erläutern das Verfahren zur Herstellung einer Matrize in einem neunten Beispiel; und
24A bis 24C erläutern das Verfahren zur Herstellung einer BM in einer Ausführungsform der Erfindung.
Beste Ausführungsform zur Durchführung der Erfindung
Vor der Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden Beispiele von Farbfiltern und Verfahren zu deren Herstellung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Erstes Beispiel
Die 1A bis 1D erläutern das Verfahren zur Herstellung eines Farbfilters gemäß einem Beispiel.
Im einzelnen läuft dieses Verfahren folgendermaßen ab.
Zunächst wird, wie in 1A dargestellt, ein Substrat 10 einer Entladung in einer Gasatmosphäre, die mindestens Sauerstoff umfasst, bei atmosphärischem Druck oder einem Druck in der Nähe davon unterzogen und durch eine aktivierte Spezies 12, z. B. angeregte Spezies und Ionen, die durch diese Entladung entstanden sind, behandelt. Bei der behandelten Oberfläche 11 des Substrats 10 handelt es sich zu diesem Zeitpunkt um die Oberfläche, mit der eine Harzschicht 15, die in der in 1C dargestellten Stufe erzeugt wird, in Haftverbindung gebracht wird.
2 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Behandlung des Substrats, die in der Stufe von 1A verwendet wird. Diese Vorrichtung weist eine geerdete metallische Abdeckung 17 auf, innerhalb der eine Entladungserzeugungselektrode 18 elektrisch durch einen Isolator 21 isoliert ist. Diese Behandlung wird bei atmosphärischem Druck durchgeführt. Bei der Atmosphäre handelt es sich somit um Luft.
Das Substrat 10 wird so in diese Vorrichtung gebracht, dass wie in 2 dargestellt, die behandelte Oberfläche 11 sich oben befindet.
Das Substrat 10 wird entsprechend dem herzustellenden Farbfilter ausgewählt. Man kann beispielsweise eine Glasplatte oder eine Platte oder einen Film aus einem Kunststoffmaterial, wie Polycarbo nat, Polyarylat, Polyethersulfon, amorphes Polyolefin, Polyethylenterephthalat oder Polymethylmethacrylat, verwenden.
Anschließend werden Sauerstoff- und Heliumgas in die metallische Abdeckung 17 durch die Gaszufuhrvorrichtung 20 zugeführt und in der Nähe der Entladungserzeugungselektrode 18 und des Substrats 10 wird die Atmosphäre durch Sauerstoff- und Heliumgas ersetzt. Das Helium dient dazu, die Bildung der Entladung zu fördern.
Anschließend wird ein Hochfrequenzstrom aus einer Hochfrequenz-Stromversorgung 19 an die Entladungserzeugungselektrode 18 angelegt, wodurch eine Entladung zwischen der Entladungserzeugungselektrode 18 und dem Substrat 10 unter Bildung eines Entladungsbereiches 22 erfolgt. Im Entladungsbereich 22 wird das Sauerstoffgas durch Dissoziation, Ionisation, Anregung und dergl. aktiviert, wodurch eine chemisch aktivierte Spezies entsteht. Die Oberfläche des Substrats 10 wird dem Entladungsbereich 22 ausgesetzt, wobei es dazu kommt, dass Molekülbindungen aufbrechen und eine Oxidation an der Oberfläche auftritt.
Als Folge verbessert sich die Benetzbarkeit des Substrats 10 mit dem zur Bildung der Harzschicht 15, die in der in 1C dargestellten Stufe gebildet wird, verwendeten Material und dadurch wird die Haftung des Substrats 10 an der Harzschicht 15 verbessert.
Hier wurde Heliumgas als Gas zur Unterstützung der Erzeugung einer Entladung verwendet. Die gleiche Wirkung lässt sich auch mit Argongas erzielen.
Die Bedingungen zur Herbeiführung der Entladung erfordern nicht notwendigerweise die metallische Abdeckung 17 auf der Maschine. Ferner ist es auch nicht erforderlich, dass die metallische Abdeckung 17 aus Metall besteht; vielmehr kann auch ein keramisches Material verwendet werden.
Je größer die Abmessungen der Entladungserzeugungselektrode 18 sind, desto günstiger ist es. Diese Elektrode ist vorzugsweise größer als die behandelte Oberfläche 11 des Substrats 10. Durch diese Maßnahme kann das Substrat 10 in einem einzigen Vorgang behandelt werden, wodurch sich die Behandlungszeit verkürzt. Da das Substrat 10 in fixiertem Zustand behandelt werden kann, wird die auf die Maschine ausgeübte Belastung verringert.
Zwischenzeitlich werden, wie in 1B dargestellt, Farbmusterschichten 14 auf einer Matrize 13 gebildet. Das Verfahren zur Bildung der Farbmusterschichten 14 auf der Matrize 13 wird später beschrieben.
Anschließend werden, wie in 1 C dargestellt, die behandelte Oberfläche 11 des Substrats 10 und die Oberfläche der Matrize 13, auf der die Farbmusterschichten 14 gebildet sind, mit einer dazwischenliegenden Harzschicht 15 verklebt.
Hinsichtlich des Materials der Harzschicht 15 gibt es keine Beschränkungen, vorausgesetzt, dass es durchsichtig ist, so dass die Farbeigenschaften der Farbmusterschichten 14 nicht beeinträchtigt werden. Es können verschiedene Harze verwendet werden. Insbesondere sind Acrylharze eines Typs, der durch UV-Strahlen gehärtet werden kann, gut geeignet, da eine Vielzahl von handelsüblichen Harzen und lichtempfindlichen Materialien zur Erzielung hervorragender optischer Eigenschaften verwendet werden können und außerdem das erhaltene Produkt innerhalb kurzer Zeit gehärtet werden kann.
Als spezielle Bestandteile für die Grundzusammensetzung der durch UV-Strahlung gehärteten Acrylharze lassen sich Präpolymere, Oligomere, Monomere und optische Polymerisationsinitiatoren erwähnen.
Als Präpolymere oder Oligomere können beispielsweise folgende Produkte verwendet werden: Substanzen auf Acrylatbasis, wie Epoxyacrylate, Urethanacrylate, Polyesteracrylate, Polyetheracrylate und Spiroacetalacrylate; oder Substanzen auf Methacrylatbasis, wie Epoxymethacrylate, Urethanmethacrylate, Polyestermethacrylate und Polyethermethacrylate.
Als Monomere können beispielsweise folgende Produkte verwendet werden: monofunktionelle Monomere, wie 2-Ethylhexylacrylat, 2-Ethylhexylmethacrylat, 2-Hydroxyethylacrylat, 2-Hydroxyethylmethacrylat, N-Vinyl-2-pyrrolidon, Carbitolacrylat, Tetrahydrofurfurylacrylat, Isobornylacrylat, Dicyclopentenylacrylat und 1,3-Butandiolacrylat; bifunktionelle Monomere, wie 1,6-Hexandioldiacrylat, 1,6-Hexandioldimethacrylat, Neopentylglykoldiacrylat, Neopentylglykoldimethacrylat, Ethylenglykoldiacrylat, Polyethylenglykoldiacrylat und Pentaerythritdiacrylat; und polyfunktionelle Monomere, wie Trimethylolpropanacrylat, Trimethylolpropantrimethacrylat, Pentaerythrittriacrylat und Dipentaerythrithexacrylat.
Als optische Polymerisationsinitiatoren lassen sich beispielsweise folgende Produkte verwenden: Acetophenone, wie 2,2-Dimethoxy-2-phenylacetophenon; Butylphenone, wie α-Hydroxyisobutylphenon und p-Isopropyl-α-hydroxyisobutylphenon; halogenierte Acetophenone, wie p-tert.-Butyldichloracetophenon, p-tert.-Butyltrichloracetophenon und α,α-Dichlor-4-phenoxyacetophenon; Benzophenone, wie Benzophenon und N,N-Tetraethyl-4,4-diaminobenzophenon; Benzile, wie Benzil und Benzildimethylketale; Benzoinverbindungen, wie Benzoin und Benzoinalkylether; Oximverbindungen, wie 1-Phenyl-1,2-propandion-2-(o-ethoxycarbonyl)-oxim; Xanthone, wie 2-Methylthioxanthon und 2-Chlorthioxanthon; Benzoinether, wie Benzoinether und Isobutylbenzoinether; und Radikale erzeugende Verbindungen, wie Michler-Keton und Benzylmethylketale.
Es ist darauf hinzuweisen, dass gegebenenfalls zur Verhinderung einer Beeinträchtigung der Härtung durch Sauerstoff ein Zusatz von Aminen oder anderen Verbindungen erfolgen kann und dass zur Erleichterung des Streichvorgangs ein Lösungsmittelbestandteil zugesetzt werden kann. Hinsichtlich des zugesetzten Lösungsmittelbestandteils gibt es keine speziellen Beschränkungen. Verschiedene organische Lösungsmittel können verwendet werden, z. B. Propylenglykolmonomethyletheracetat, Methoxymethylpropionat, Ethoxyethylpropionat, Ethyllactat, Ethylpyruvat oder Ethylamylketon.
Ein derartiges Acrylharz, das durch UV-Strahlen zu härten ist, wird in einer vorbestimmten Menge auf mindestens einer Oberfläche, nämlich der Oberfläche 11 des Substrat 10, die mit der aktivierten Spezies behandelt ist, und der Oberfläche der Matrize 13, auf der die Farbmusterschichten 14 gebildet werden, verteilt, wonach die beiden Oberflächen zusammengebracht werden und mit UV-Strahlen von der Substratseite aus für eine vorgegebene Zeit bestrahlt werden, um die Verfestigung durchzuführen.
Wenn auf diese Weise das Substrat 10, die Farbmusterschichten 14 und die Harzschicht 15 zusammengebracht werden und anschließend von der Matrize 13 getrennt werden, wird das fertige Produkt 16 in Form eines Farbfilters gemäß der Darstellung in 1D erhalten.
Anschließend wird das Verfahren zur Bildung der Farbmusterschichten 14 auf der Matrize 13 beschrieben.
3A bis 3E zeigen ein Beispiel für ein Verfahren zur Herstellung der Matrize 13 gemäß einem Beispiel.
Speziell wird das folgende Verfahren angewendet.
Zunächst wird, wie in 3A dargestellt, eine Resistschicht 24 auf einem Substrat 23 gebildet.
Das Substrat 23 weist eine geätzte Oberfläche zur Bildung einer Matrize auf. Hier wird ein Silicium-Wafer verwendet. Die Technik zum Ätzen eines Silicium-Wafers ist auf dem Gebiet der Herstellung von Halbleiter-Bauelementen eingeführt und ermöglicht eine hochpräzise Durchführung der Ätzung. Es ist darauf hinzuweisen, dass hinsichtlich des Materials für das Substrat 23 keine Beschränkung auf einen Silicium-Wafer besteht, sofern das Material geätzt werden kann. Beispielsweise können eine Platte oder ein Film aus Glas, Quarz, Harz, Metall, Keramik oder anderen Materialien verwendet werden.
Als Material für die Resistschicht 24 kann ein handelsüblicher positiver Resist, wie er allgemein bei der Herstellung von Halbleiter-Bauelementen eingesetzt wird, verwendet werden, wobei es sich um ein Harz vom Cresol-Novolak-Typ handelt, dem ein Diazonaphthochinon-Derivat als lichtempfindliches Material zugesetzt ist. Der Ausdruck "positiver Resist" bezieht sich auf eine Substanz, die selektiv durch einen Entwickler in einem Bereich entfernt werden kann, der gemäß einem vorbestimmten Muster einer Strahlung ausgesetzt worden ist.
Als Verfahren zur Bildung der Resistschicht 24 kann beispielsweise ein Schleuderbeschichtungsverfahren, ein Tauchverfahren, ein Sprühbeschichtungsverfahren, ein Walzenbeschichtungsverfahren oder ein Stabbeschichtungsverfahren herangezogen werden.
Anschließend wird, wie in 3B dargestellt ist, eine Maske 25 auf der Resistschicht 24 angeordnet und nur ausgewählte Bereiche der Resistschicht 24 werden durch die Maske 25 der Strahlung 26 ausgesetzt.
Die Maske 25 wird so bemustert, dass die Strahlung 26 nur in den Bereichen, die den Tintenfüllungsvertiefungen 29 gemäß der Darstellung in 3E entsprechen, durchgelassen wird. Ferner sind die Tintenfüllungsvertiefungen 29 so ausgebildet, dass sie der Form und dem Layout der Farben des herzustellenden Farbfilters entsprechen. Beispielsweise werden für ein Flüssigkristallfeld vom 10 Zoll-VGA-Typ etwa 900 000 Pixel, 640 × 480 × 3 (Farben), mit einem Abstand von etwa 100 μm oder mit anderen Worten etwa 900 000 einzelne Tintenfüllungsvertiefungen 29 gebildet.
Nachdem die Resistschicht 24 der Strahlung 26 ausgesetzt worden ist, wird eine Entwicklung unter vorgegebenen Bedingungen durchgeführt. Wie in 3C gezeigt, werden selektiv nur die der Strahlung 27 ausgesetzten Bereiche unter Freilegung des Substrats 23 entfernt, während die übrigen Bereiche mit der Resistschicht 24 bedeckt bleiben.
Wenn die Resistschicht 24 auf diese Weise, wie in 3D dargestellt, benetzt worden ist, wird das Substrat 23 mit der Resistschicht 24 als Maske bis zu einer bestimmten Tiefe geätzt.
Beim Ätzverfahren kann es sich um eine Nassätzung oder Trockenätzung handeln, wobei aber je nach dem Material des Substrats 23 das Ätzverfahren und die Bedingungen so gewählt werden, dass sie in Bezug auf die Ätz-Querschnittgestalt, die Ätzgeschwindigkeit und dergl. ein Optimum darstellen. Für die Steuerbarkeit ist das Trockenverfahren überlegen. Es kann eine Vorrichtung, bei der beispielsweise das reaktive Ionenätzverfahren (RIE-Verfahren) mit parallelen flachen Platten, das induktiv gekuppelte Plasmaverfahren (ICP-Verfahren), das Elektronen-Cyclotron-Resonanzverfahren (ECR-Verfahren), das Helicon-Wellenanregungsverfahren, das Magnetronverfahren, das Plasmaätzverfahren, das Ionenstrahlätzverfahren oder dergl. verwendet wird, herangezogen werden. Durch Variation des Ätzgases, der Gasfließgeschwindigkeit, des Gasdrucks, der Vorspannung und anderer Bedingungen können die Tintenfüllungsvertiefungen 29 in länglicher Form ausgebildet werden oder es kann eine konische Form erreicht werden, die Oberfläche aufgerauht werden und eine angestrebte Ätzgestalt erzielt werden.
Anschließend wird nach Beendigung des Ätzvorgangs, wie in 3E dargestellt, die Resistschicht 24 entfernt. Man erhält das Substrat 23 mit den Tintenfüllungsvertiefungen 29. Dieses Produkt bildet die Matrize 13.
Nach der Herstellung kann diese Matrize 13 innerhalb der Haltbarkeitsgrenzen so oft wie notwendig verwendet werden und erweist sich somit als wirtschaftlich. Das Verfahren zur Herstellung der Matrize 13 kann beim Verfahren zur Herstellung des zweiten und der anschließenden Farbfilter unterbleiben, wodurch es möglich wird, die Anzahl der Stufen beim Verfahren zu verringern und Kosten einzusparen.
Wenn bei dem vorstehenden Beispiel die Tintenfüllungsvertiefungen 29 auf dem Substrat 23 gebildet werden, wird ein positiver Resist verwendet, jedoch kann gleichermaßen ein negativer Resist, bei dem die der Strahlung ausgesetzten Bereiche so ausgestaltet werden, dass sie in einem Entwickler unlöslich sind, und die nicht der Strahlung ausgesetzten Bereiche selektiv durch den Entwickler entfernt werden, verwendet werden. In diesem Fall weist die verwendete Maske ein Muster auf, das die Umkehr des Musters der Maske 25 darstellt. Alternativ kann anstelle der Verwendung einer Maske ein Laserstrahl oder Elektronenstrahl zur direkten musterförmigen Belichtung des Resists herangezogen werden.
Nachdem auf diese Weise die Matrize 13 mit den Tintenfüllungsvertiefungen 29 erhalten worden ist, werden anschließend die Tintenfüllungsvertiefungen 29 mit vorgegebenen gefärbten Tinten unter Bildung einer Farbmusterschicht gefüllt. Hinsichtlich des Verfahrens zur Füllung der Tintenfüllungsvertiefungen 29 mit gefärbten Tinten gibt es keine speziellen Beschränkungen, jedoch wird ein Tintenstrahlverfahren bevorzugt. Beim Tintenstrahlverfahren kann die praktische Technik, die für Tintenstrahldrucker entwickelt worden ist, eingesetzt werden, was es ermöglicht, den Füllvorgang rasch und wirtschaftlich ohne Tintenverlust durchzuführen.
4 zeigt die Tintenfüllungsvertiefungen 29, die mit Tinten 31, z. B. roter Tinte R, grüner Tinte G und blauer Tinte B, mit einem Tintenstrahlkopf 30 gefüllt werden. Der Tintenstrahlkopf 30 ist so angeordnet, dass er den Tintenfüllungsvertiefungen 29 auf der Matrize 13 zugewandt ist. Die gefärbten Tinten 31 werden in die Tintenfüllungsvertiefungen 29 ausgestoßen.
Beim Kopf 30 handelt es sich beispielsweise um einen für einen Tintenstrahldrucker entwickelten Kopf. Es kann sich beispielsweise um einen Piezo-Strahltyp unter Verwendung eines piezoelektrischen Elements oder um einen Blasen-Strahltyp unter Anwendung einer elektrothermischen Umwandlung als energieerzeugendes Element handeln. Die Farbbereiche und das Farbmuster können je nach Bedarf festgelegt werden.
Wenn beispielsweise der Kopf 30 mit zwanzig Tintenausstoßdüsen jeweils für R, G und B versehen ist und die Steuerfrequenz 14,4 kHz (14 400 Ausstoßzyklen pro Sekunde) beträgt, so ergibt sich bei Ausstoß von drei Tintentröpfchen in jede der Tintenfüllungsvertiefungen 29 zur Füllung der Tintenfüllungsvertiefungen 29 eines Farbfilters vom 10 Zoll-VGA-Typ mit Tinte bei etwa 900 000 Pixeln die erforderliche Zeitspanne folgendermaßen: 900 000 × 3 Tröpfchen/(14 400 Zyklen × 20 Düsen × 3 Farben = etwa 3 Sekunden.
Selbst wenn dabei die Zeitspanne für die Bewegung des Kopfes 30 von einer Tintenfüllungsvertiefung 29 zur nächsten einberechnet wird, kann die Matrize 13 innerhalb von etwa 2 bis 3 Sekunden mit Tinte gefüllt werden.
Somit werden sämtliche Tintenfüllungsvertiefungen 29 mit Tinte gefüllt. Wenn ein Lösungsmittelbestandteil in der Tinte enthalten ist, wird eine Wärmebehandlung durchgeführt, um das Tintenlösungsmittel zu verflüchtigen.
Auf diese Weise wird, wie in 1B dargestellt, die Farbmusterschicht 14 auf der Matrize 13 gebildet. Durch die in den 1C und 1D dargestellten Stufen wird das fertige Produkt 16 in Form eines Farbfilters erhalten.
Nachstehend wird ein zweites Verfahren zur Bildung der Farbmusterschicht 14 auf der Matrize beschrieben. Zunächst werden, wie in 5A dargestellt, eine Schicht 33 aus einem Material zur Bildung von Pixelpartitionsbereichen und eine Resistschicht 24 nacheinander auf einer Matrize 32 gebildet.
Die Matrize 32 unterliegt keinen Beschränkungen, sofern sie ihre Rolle zum Tragen der Pixelpartitionsbereiche erfüllt, die Oberflächenform des Farbfilters festlegt, zur Bildung der gewünschten Oberflächenform befähigt ist und dem Verfahren standhält. Beispielsweise können eine Platte oder ein Film aus einem Silicium-Wafer, Glas, Quarz, Harz, Metall, Keramik oder einem anderen Material verwendet werden. Hier wird eine Glasmatrize verwendet, die einer Oberflächenpolitur zur Erzielung einer flachen Beschaffenheit unter Verwendung eines Poliermittels vom Ceroxidtyp unterzogen und anschließend gewaschen und getrocknet worden ist.
Das Material für die Pixelpartitionsbereiche ist so beschaffen, dass es keine Schwierigkeiten mit einer Oberflächenreflexion erzeugt, wenn das Feld gebildet wird. Diesbezüglich bestehen keine speziellen Beschränkungen, sofern das Material entsprechend der Form und dem Layout des Farbmusters des herzustellenden Farbfilters gebildet werden kann. Verschiedene Harze, Siliconmaterialien, Glasmaterialien, Metallmaterialien oder keramische Materialien können verwendet werden. Hier wird ein durch UV-Strahlen gehärtetes Acrylharz verwendet. Als Komponenten eines Acrylharzes, das durch UV-Strahlen gehärtet wird, können die gleichen Materialien verwendet werden, wie sie zur Bildung der Harzschicht 15 beschrieben wurden. Eine entsprechende Beschreibung unterbleibt hier.
Nachdem das durch UV-Strahlen gehärtete Acrylharz auf die Matrize 32 in einer vorgegebenen Dicke aufgebracht worden ist, werden UV-Strahlen für eine vorgegebene Zeitspanne zu dessen Härtung eingesetzt, um die Schicht 33 aus einem Material zur Bildung von Pixelpartitionsbereichen zu bilden. Als Verfahren zur Bildung der Schicht aus durch UV-Strahlen gehärtetem Acrylharz können beispielsweise das Schleuderbeschichtungsverfahren, das Tauchverfahren, das Sprühbeschichtungsverfahren, das Walzenbeschichtungsverfahren oder das Stabbeschichtungsverfahren eingesetzt werden.
Ferner können als Materialien und Verfahren zur Bildung der Resistschicht 24 die gleichen Materialien und Verfahren, wie sie vorstehend bei 3A beschrieben worden sind, verwendet werden. Eine entsprechende Beschreibung unterbleibt hier.
Nachstehend wird, wie in 5B dargestellt, die Maske 25 auf der Resistschicht 24 angeordnet und nur ausgewählte Bereiche der Resistschicht 24 werden durch die Maske 25 der Strahlung 26 ausgesetzt. Bei der Maske 25 handelt es sich um das gleiche Produkt, wie es vorstehend zu 3B beschrieben wurde. Eine entsprechende Beschreibung unterbleibt hier.
Nachdem die Resistschicht 24 der Strahlung 26 ausgesetzt worden ist, wird ein Entwicklungsverfahren unter vorgegebenen Bedingungen durchgeführt. Wie in 5C dargestellt, werden nur die der Bestrahlung 26 ausgesetzten Bereiche 27 selektiv entfernt, wobei die Schicht 33 aus einem Material zur Bildung von Pixelpartitionsbereichen belichtet wird, während die übrigen Bereiche von der Resistschicht 24 bedeckt bleiben.
Wenn die Resistschicht 24 auf diese Weise bemustert worden ist, wie in 5D dargestellt, wobei die Resistschicht 24 als Maske dient, wird die Schicht 33 aus einem Material zur Bildung von Pixelpartitionsbereichen in einer bestimmten Tiefe geätzt. Beim eingesetzten Ätzverfahren handelt es sich um das gleiche Verfahren, wie es vorstehend zu 3D beschrieben worden ist. Eine entsprechende Beschreibung unterbleibt hier.
Nachdem der Ätzvorgang beendet ist, wird wie in 5E dargestellt, die Resistschicht 24 unter Bildung von Pixelpartitionsbereichen 34 entfernt. Die durch die Pixelpartitionsbereiche 34 unterteilten Flächen bilden die Tintenfüllungsvertiefungen 29.
Wenn in dem vorstehenden Beispiel die Pixelpartitionsbereiche 34 gebildet werden, wird ein positiver Resist verwendet. Gleichermaßen kann aber auch ein negativer Resist verwendet werden, bei dem die der Strahlung ausgesetzten Bereiche in einem Entwickler unlöslich gemacht werden und die der Strahlung nicht ausgesetzten Bereiche selektiv durch den Entwickler entfernt werden. In diesem Fall weist die verwendete Maske ein Muster auf, das eine Umkehr des Musters der Maske 25 darstellt. Alternativ kann anstelle der Verwendung einer Maske ein Laserstrahl oder Elektronenstrahl verwendet werden, um direkt den Resist mustermäßig zu belichten.
Als Material zur Bildung der Pixelpartitionsbereiche können beliebige Materialien verwendet werden, die bemustert werden können, indem man sie mustermäßig einer Strahlung entweder direkt oder durch eine Maske aussetzt und entwickelt. Diese Situation ist wirtschaftlich, da die Resistschicht 24 und der Ätzvorgang nicht erforderlich sind.
Ferner wird ein undurchsichtiges Material als Material zur Bildung der Pixelpartitionsbereiche verwendet, wobei die Pixelpartitionsbereiche zugleich eine BM bilden können.
Nachdem die Tintenfüllungsvertiefungen 29 auf diese Weise auf der Matrize 32 gebildet worden sind, werden anschließend die Tintenfüllungsvertiefungen 29 mit vorgegebenen gefärbten Tinten gefüllt und es werden, wie in 6A dargestellt, Farbmusterschichten 14 gebildet. Beim Verfahren zur Füllung der Tintenfüllungsvertiefungen 29 mit den gefärbten Tinten kann es sich um das gleiche Verfahren wie beim Tintenstrahlverfahren bei der Beschreibung der vorstehenden 4 handeln. Eine entsprechende Beschreibung unterbleibt hier.
Anschließend wird durch das gleiche Verfahren, wie es vorstehend für die 1C und 1D beschrieben worden ist, das fertige Produkt 35 eines Farbfilters erhalten, wie in 6B dargestellt.
Nachstehend wird ein drittes Verfahren zur Bildung der Farbmusterschichten 14 auf der Matrize beschrieben.
Zunächst wird eine zweite Matrize mit konvexen Bereichen, die der Form und dem Layout der zu bildenden Farbmusterschichten entsprechen, hergestellt.
Speziell wird dazu das nachstehend angegebene Verfahren herangezogen.
Zunächst wird, wie in 7A dargestellt, eine Resistschicht 24 auf einem Substrat 35 gebildet.
Das Substrat 35 weist eine zur Bildung der zweiten Matrize geätzte Oberfläche auf. Hier wird ein Quarzsubstrat verwendet. Es ist darauf hinzuweisen, dass das Substrat 35 nicht auf ein Quarzsubstrat beschränkt ist, sofern es sich um ein ätzbares Material handelt. Beispielsweise können eine Platte oder ein Film aus Glas, Silicium-Wafern, Harz, Metall, Keramik oder anderen Materialien verwendet werden.
Beim Material und bei den Verfahren zur Bildung der Resistschicht 24 kann es sich um die gleichen Materialien und Verfahren handeln, wie sie bei der Beschreibung der zur vorstehenden 3A erwähnt wurden. Eine entsprechende Beschreibung unterbleibt hier.
Sodann wird, wie in 7B dargestellt, eine Maske 36 über der Resistschicht 24 angeordnet und nur ausgewählte Bereiche der Resistschicht 24 werden durch die Maske 36 der Strahlung 26 ausgesetzt.
Die Maske 36 ist so bemustert, dass sie die Strahlung 26 nur in den Bereichen durchlässt, die sich von den zu bildenden konvexen Zonen entsprechenden Bereichen unterscheiden. Sie unterscheidet sich von der Darstellung in 3B nur darin, dass das Muster invertiert ist.
Nachdem die Resistschicht 24 der Strahlung 26 ausgesetzt worden ist, wird ein Entwicklungsverfahren unter vorgegebenen Bedingungen durchgeführt. Wie in 7C dargestellt, werden die der Strahlung ausgesetzten Bereiche 27 nur selektiv entfernt, wobei das Substrat 35 freigelegt wird, während die übrigen Bereiche von der Resistschicht 24 bedeckt bleiben.
Wenn die Resistschicht 24 auf diese Weise bemustert wird, wie in 7D dargestellt, wobei die Resistschicht 24 als Maske dient, wird das Substrat 35 bis zu einer vorgegebenen Tiefe geätzt. Beim eingesetzten Ätzverfahren kann es sich um das gleiche Verfahren, wie es vorstehend zu 3 beschrieben worden ist, handeln. Eine entsprechende Beschreibung unterbleibt hier.
Anschließend wird nach Beendigung des Ätzverfahrens, wie in 7E dargestellt, die Resistschicht 24 entfernt, wodurch eine zweite Matrize 37 entsteht. Diese zweite Matrize 37 kann nach ihrer Herstellung innerhalb der Haltbarkeitsgrenzen so oft wie notwendig verwendet werden, was einen wirtschaftlichen Vorteil darstellt.
Die Stufen, die durchgeführt werden, nachdem die zweite Matrize 37 auf diese Weise erhalten worden ist, sind in 8A bis 8D dargestellt.
Zunächst wird, wie in 8A dargestellt, unter Verwendung eines Materials zur Bildung einer Tintenfüllungsschicht ein Reliefmuster der zweiten Matrize durch Übertragung auf eine Matrize 38 gebildet, wodurch darauf eine Tintenfüllungsschicht 39 ausgebildet wird.
Die Matrize 38 dient als Träger für die Tintenfüllungsschicht 39 und zur Festlegung der Oberflächenform des Farbfilters. Sie unterliegt keinen speziellen Beschränkungen, sofern sie in die angestrebte Oberflächenform gebracht werden kann und gegenüber dem Verfahren beständig ist. Beispielsweise können eine Platte oder ein Film aus Silicium-Wafer, Glas, Quarz, Harz, Metall, Keramik oder einem anderen Material verwendet werden. Hier wird ein Quarz-Wafer, der hochglanzpoliert ist, verwendet. Nach der Herstellung kann diese Matrize 38 innerhalb der Haltbarkeitsgrenzen so oft wie notwendig verwendet werden, was einen wirtschaftlichen Vorteil darstellt.
Das Material zur Bildung der Tintenfüllungsschicht 39 unterliegt keinen speziellen Beschränkungen, sofern es in den Bereichen 40 zur Bildung der Farbmusterschicht, die in 8C dargestellt ist, d. h. an der Dicke des Bodens der Tintenfüllungsvertiefungen 29, eine ausreichende optische Durchlässigkeit aufweist, um die Farbeigenschaften der Farbmusterschicht 14 nicht zu beeinträchtigen. Verschiedene Harze, Glasmaterialien, Metallmaterialien oder keramische Materialien können verwendet werden. Vorzugsweise handelt es sich um ein flüssiges Material, das unter Einwirkung von Energie gehärtet werden kann. Durch Verwendung eines flüssigen Materials für die Tintenfüllungsschicht 39 kann das Material zur Bildung der Tintenfüllungsschicht auch in feine Teile der Vertiefungen auf der zweiten Matrize 37 eingespritzt werden. Daher kann das Reliefmuster auf der zweiten Matrize 37 präzise auf die Tintenfüllungsschicht 39 übertragen werden.
Als ein derartiges Material kann beispielsweise ein durch UV-Strahlen gehärtetes Harz verwendet werden. Als derartige Harze, die durch UV-Strahlen gehärtet werden, weisen Acrylharze eine hervorragende durchsichtige Beschaffenheit auf. Da verschiedenartige handelsübliche Harze und lichtempfindliche Materialien verwendet werden können, erweisen sich diese als ideal. Bei den Komponenten des durch UV-Strahlen gehärteten Acrylharzes kann es sich um die gleichen Komponenten wie in der vorstehend beschriebenen Harzschicht 15 handeln, so dass eine entsprechende Beschreibung hier entfällt. Das durch UV-Strahlen gehärtete Harz kann in einer vorbestimmten Menge auf die Matrize 38 und/oder die zweite Matrize 37 schichtförmig aufgebracht werden.
Anschließend werden die Matrize 38 und die zweite Matrize 37 übereinander gelegt und an der Stelle, an der das durch UV-Strahlen gehärtete Harz auf einen vorgegebenen Bereich verteilt worden ist, wird das durch UV-Strahlen härtbare Harz durch Bestrahlung mit UV-Strahlen für eine vorbestimmte Zeitspanne gehärtet.
Bei Verwendung von durch UV-Strahlen härtbaren Harzen ist es wesentlich, dass die Matrize 38 oder die zweite Matrize 37 UV-Strahlen durchlassen. Da hier die zweite Matrize 37 für UV-Strahlen durchlässig ist, können die UV-Strahlen von der Seite der zweiten Matrize 37 aus einfallen.
Wenn somit das durch UV-Strahlen härtbare Harz gehärtet worden ist und die Tintenfüllungsschicht 39 gebildet worden ist, wird die Tintenfüllungsschicht 39 zusammen mit der Matrize 38 von der zweiten Matrize 37 getrennt und, wie in 8B dargestellt, wird die Tintenfüllungsschicht 39 mit den Tintenfüllungsvertiefungen 29 auf der Matrize 38 erhalten.
Anschließend werden die Tintenfüllungsvertiefungen 29 mit vorgegebenen gefärbten Tinten gefüllt. Man erhält, wie in 8C dargestellt, Farbmusterschichten 14. Beim Verfahren zur Füllung der Tintenfüllungsvertiefungen 29 mit gefärbten Tinten kann es sich um das gleiche Tintenstrahlverfahren, wie es vorstehend bei 4 beschrieben wurde, handeln, so dass eine Beschreibung hier entfällt.
Anschließend erhält man nach dem gleichen Verfahren, wie es vorstehend zu den 1C und 1D beschrieben wurde, das fertige Produkt 41 in Form eines Farbfilters, wie in 8D dargestellt.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren zur Herstellung eines Farbfilters wird die Haftung zwischen dem Substrat 10 und der Harzschicht 15 verbessert. Während des Vorgangs der Entfernung von der Matrize werden Schwierigkeiten, wie das Schwimmen der Harzschicht 15 auf dem Substrat 10 oder das Wegbrechen vom Substrat verhindert.
Gegebenenfalls kann anschließend eine Deckschicht auf der Farbmusterschicht 14 gebildet werden und es können durchsichtige Elektroden und eine Ausrichtungsschicht angebracht und im Raster befestigt werden.
Zweites Beispiel
9 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Behandlung eines Substrats in einem zweiten Beispiel. Bei dieser Vorrichtung erstreckt sich die metallische Abdeckung 17 der in 2 dargestellten Maschine bis in die Nähe des äußeren Rands der Ladungserzeugungselektrode 18 unter Bildung einer Gegenelektrode 42 zur Erzeugung der Entladung. Ein Gasauslass 43 ist vorgesehen, der entsprechend der Gestalt der Gegenelektrode 42 frei festgelegt wird.
Innerhalb der Vorrichtung wird, wie in 9 dargestellt, ein Substrat 10 in einem vorgegebenen Abstand vom Gasauslass 43 angeordnet, wobei sich die behandelte Oberfläche 11 auf der Oberseite befindet.
Beim Substrat 10 handelt es sich um das gleiche Substrat wie bei dem ersten Beispiel, das vorstehend beschrieben wurde, so dass eine entsprechende Beschreibung hier entfällt.
Anschließend werden auf die gleiche Weise wie bei dem vorstehend beschriebenen ersten Beispiel Sauerstoff- und Heliumgas in die metallische Abdeckung 17 durch die Gaszufuhrvorrichtung 20 eingeleitet und die Innenatmosphäre wird durch Sauerstoff- und Heliumgas ersetzt.
Hier dient das Heliumgas zur Erzeugung einer Entladung. Die gleiche Wirkung kann durch Argongas erzielt werden.
Anschließend wird hochfrequenter elektrischer Strom aus der Hochfrequenz-Stromversorgung 19 zur Entladungserzeugungselektrode 18 geleitet, wo eine Entladung zwischen der Entladungserzeugungselektrode 18 und der Gegenelektrode 42 erfolgt und ein Entladungsbereich 22 entsteht. Im Entladungsbereich 22 wird das Sauerstoffgas durch Vorgänge, die eine Dissoziation, Ionisation und Anregung umfassen, unter Bildung einer aktivierten Spezies aktiviert.
Die aktivierte Spezies wird aus dem Gasauslass 43 zusammen mit dem Heliumgas in Form eines reaktiven Gasstroms 44 in Richtung auf das Substrat 10 ausgestoßen.
Die Sauerstoffionen, die angeregten Spezies und die übrigen aktivierten Spezies reagieren im reaktiven Gasstrom 44 mit der Oberfläche des Substrats 10, brechen Molekülbindungen auf und oxidieren die Oberfläche, wodurch die Benetzbarkeit des Substrats 10 mit dem zur Bildung der Harzschicht 15 verwendeten Material und somit der Kontakt der Harzschicht 15 mit dem Substrat 10 verbessert werden.
Anschließend wird der fertige Farbfilter auf die gleiche Weise wie bei dem vorstehend beschriebenen ersten Beispiel erhalten.
Je größer die Abmessungen des Gasauslasses 43 sind, desto besser ist es. Die Größe des Gasauslasses 43 geht vorzugsweise über die Größe der behandelten Oberfläche 11 des Substrats 10 hinaus. Auf diese Weise kann das gesamte Substrat 10 in einem einzigen Vorgang behandelt werden. Dadurch wird die Behandlungszeit verkürzt und die Belastung der Maschine verringert, da das Substrat 10 in fixiertem Zustand behandelt werden kann.
Drittes Beispiel
Wie vorstehend bei dem ersten und zweiten Beispiel beschrieben, wird eine chemischen Reaktion zur Behandlung eingesetzt, und diese Reaktion wird durch Wärme gefördert. Wenn hier ein Glassubstrat oder dergl., das thermisch stabil ist, als Substrat 10 verwendet wird, kann die Behandlungszeit bei Durchführung der Behandlung unter Erwärmung des Substrats 10 verkürzt werden.
10 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Behandlung eines Substrats in einem dritten Beispiel. Bei dieser Vorrichtung handelt es sich um eine Vorrichtung wie bei dem ersten Beispiel, die in 2 dargestellt ist, wobei eine Erwärmungsvorrichtung 45 als Substratträger vorgesehen ist.
Gemäß von den Erfindern durchgeführten Experimenten kann die Behandlungszeit dann, wenn das Substrat unter Verwendung der vorstehenden Vorrichtung auf etwa 150 °C erwärmt wird, verglichen mit einer Behandlung bei Raumtemperatur auf etwa ein Drittel verkürzt werden.
Wenn andererseits das Substrat eine geringe Wärmebeständigkeit aufweist, kann bei Durchführung der Behandlung unter Abkühlen des Substrats 10 eine Deformation des Substrats 10 aufgrund von Wärmeeinwirkung eingeschränkt werden. Ersetzt man die Erwärmungsvorrichtung 45, die in 10 als Substratträger verwendet wird, durch eine Kühlvorrichtung, kann die Behandlung am Substrat 10 in gekühltem Zustand vorgenommen werden.
Viertes Beispiel
11A bis 11E erläutern das Verfahren zur Bildung einer Tintenfüllungsschicht mit Tintenfüllungsvertiefungen auf einer Matrize in einem vierten Beispiel.
Speziell wird das folgende Verfahren herangezogen.
Zunächst wird gemäß der Darstellung in 11A eine Tintenfüllungsschicht 111 auf einer Matrize 110 gebildet und darauf wird eine Resistschicht 118 gebildet. Als Verfahren zur Bildung der Resistschicht 118 kann beispielsweise ein Schleuderbeschichtungsverfahren, ein Tauchverfahren, ein Sprühbeschichtungsverfahren, ein Walzenbeschichtungsverfahren oder ein Stabbeschichtungsverfahren herangezogen werden.
Die Matrize 110 dient zum Tragen der Tintenfüllungsschicht 111 und zur Festlegung der Oberflächenform des Farbfilters. Sie unterliegt keinen Beschränkungen, sofern sie dazu geeignet ist, in der gewünschten Form ausgebildet zu werden und der Verarbeitung standzuhalten. Beispielsweise können eine Platte oder ein Film aus Silicium-Wafer, Glas, Quarz, Harz, Metall und Keramik verwendet werden.
Diese Matrize 110 kann nach der Herstellung innerhalb der Grenzen der Dauerhaftigkeit so oft wie nötig verwendet werden, was einen wirtschaftlichen Vorteil darstellt.
Das Material zur Bildung der Tintenfüllungsschicht 111 unterliegt keinen speziellen Beschränkungen, sofern es in den Bereichen 123 zur Bildung der Farbmusterschicht, die in 11E dargestellt ist, d. h. an der Dicke des Bodens der Tintenfüllungsvertiefungen 112, eine ausreichende optische Durchlässigkeit aufweist, um die Farbeigenschaften der Farbmusterschichten 115 nicht zu beeinträchtigen. Verschiedene Harze, Glasmaterialien, Metallmaterialien oder keramische Materialien können verwendet werden. Vorzugsweise wird ein Material verwendet, das durch Energieeinwirkung gehärtet werden kann. Als spezielle Beispiele für Energiequellen werden Licht, Wärme oder Licht in Kombination mit Wärme bevorzugt.
In diesem Fall ist es wichtig, dass eine Komponente, die durch Einwirkung von Licht, Wärme und Licht in Kombination mit Wärme gehärtet werden kann, vorliegt. Verschiedenartige handelsübliche Harze, lichtempfindliche Materialien und Härter können verwendet werden. Vorzugsweise werden Acrylharze, die durch UV-Strahlen härtbar sind, und Epoxyharze, die durch Wärmeeinwirkung gehärtet werden, verwendet.
Beim Material zur Bildung der Resistschicht 118 kann es sich beispielsweise in einfacher Weise um einen handelsüblichen positiven Resist handeln, wie er im allgemeinen zur Herstellung von Halbleiter-Bauelementen verwendet wird, wobei es sich um ein Harz vom Cresol-Novolak-Typ handelt, dem ein Diazonaphthochinon-Derivat als lichtempfindliches Material zugesetzt wird. Hier bezieht sich der Ausdruck "positiver Resist" auf eine Substanz, die selektiv durch einen Entwickler in einem Bereich, der entsprechend einem vorgegebenen Muster einer Bestrahlung ausgesetzt wird, entfernt werden kann.
Anschließend wird, wie in 11B dargestellt, eine Maske 119 auf der Resistschicht 118 angeordnet und nur ausgewählte Bereiche der Resistschicht 118 werden durch die Maske 119 der Bestrahlung 120 ausgesetzt. Die Maske 119 wird so bemustert, dass sie die Strahlung 120 nur in den Bereichen, die den Tintenfüllungsvertiefungen 112 entsprechen durchlässt, wie in 11E dargestellt. Ferner werden die Tintenfüllungsvertiefungen 112 so ausgebildet, dass sie der Form und dem Layout der Farben des herzustellenden Farbfilters entsprechen. Beispielsweise werden für ein Flüssigkristallfeld eines 10 Zoll-VGA-Typs etwa 900 000 Pixel, 640 × 480 × 3 (Farben), mit einem Abstand von etwa 100 μm oder mit anderen Worten etwa 900 000 einzelne Tintenfüllungsvertiefungen 112 gebildet.
Nach Einwirkung der Bestrahlung 120 wird ein Entwicklungsvorgang durchgeführt. Wie in 11C dargestellt, werden Bereiche der Resistschicht 118, die den Bereichen der Tintenfüllungsvertiefungen 112 entsprechen, d. h. nur die der Strahlung ausgesetzten Bereiche 121, selektiv entfernt, wodurch die Tintenfüllungsschicht 111 freigelegt wird, während die übrigen Bereiche von der Resistschicht 118 bedeckt bleiben.
Wenn die Resistschicht 118 auf diese Weise, wie in 11D dargestellt, unter Verwendung der Resistschicht 118 als Maske bemustert worden ist, wird die Tintenfüllungsschicht 111 bis zu einer bestimmten Tiefe geätzt.
Beim Ätzverfahren kann es sich um ein Nassätzverfahren oder Trockenätzverfahren handeln, wobei aber entsprechend dem Material zur Bildung der Tintenfüllungsschicht 111 ein entsprechendes Verfahren unter Berücksichtigung der Ätz-Querschnittgestalt, der Ätzgeschwindigkeit und dergl. gewählt werden kann. Im Hinblick auf die Steuerbarkeit ist eine Trockenätzung besser und es kann eine Vorrichtung, die sich beispielsweise des reaktiven Ionenätzverfahrens (RIE-Verfahren) unter Verwendung von parallelen flachen Platten, des induktiv gekuppelten Plasmaverfahrens (ICP-Verfahren), des Elektronen-Zyklotron-Resonanzverfahrens (ECR-Verfahren), des Helicon-Wellen-Anregungsverfahrens, des Magnetronverfahrens, des Plasmaätzverfahrens, des Ionenstrahlätzverfahrens oder dergl. bedient, verwendet werden. Durch Variation des Ätzgases, der Gasströmungsgeschwindigkeit, des Gasdrucks, der Vorspannung und anderer Bedingungen können die Tintenfüllungsvertiefungen 112 in einer länglichen Gestalt ausgebildet werden, eine konische Gestalt kann erreicht werden, die Oberfläche kann rau ausgestaltet werden und eine angestrebte Ätzgestalt kann erzielt werden.
Anschließend wird nach Beendigung des Ätzvorgangs die Resistschicht 118 entfernt und, wie in 11E dargestellt, wird die Tintenfüllungsschicht 111 mit den Tintenfüllungsvertiefungen 112 auf der Matrize 110 gebildet.
Nachdem die Tintenfüllungsschicht 111 mit den Tintenfüllungsvertiefungen 112 auf der Matrize 110 gebildet worden ist, läuft das in den 12A bis 12C dargestellte Verfahren ab. In 12A ist ein Kopf 113, der Tinte durch das Tintenstrahlverfahren ausstößt, gegenüber den Tintenfüllungsvertiefungen 112, die in der Tintenfüllungsschicht 111 auf der Matrize 110 ausgebildet sind, angeordnet.
Beim Kopf 113 handelt es sich beispielsweise um einen für einen Tintenstrahldrucker entwickelten Kopf. Es kann sich beispielsweise um ein Produkt vom Piezo-Strahltyp unter Verwendung eines piezoelektrischen Elements oder um ein Produkt vom Bläschenstrahltyp unter Anwendung einer elektrothermischen Umwandlung als energieerzeugendes Element handeln. Die Farbbereiche und das Farbmuster können je nach Bedarf festgelegt werden.
Wenn beispielsweise der Kopf 113 20 Tintenausstoßdüsen jeweils für rote Tinte R, grüne Tinte G und blaue Tinte B und eine Steuerfrequenz von 14,4 kHz (14 400 Ausstoßzyklen pro Sekunde) aufweist, so ergibt sich bei Ausstoß von drei Tintentröpfchen in jede der Tintenfüllungsvertiefungen 112 zum Befüllen der Tintenfüllungsvertiefungen 112 eines Farbfilters vom 10 Zoll-VGA-Typ mit Tinte bei etwa 900 000 Pixeln die erforderliche Zeitspanne gemäß folgender Gleichung: 900 000 × 3 Tropfen/(14 400 Ausstoßzyklen × 20 Düsen × 3 Farben) = etwa 3 Sekunden.
Hier kann selbst dann, wenn die Zeitspanne zur Bewegung des Kopfs 113 von einer Tintenfüllungsvertiefung 112 zur nächsten Vertiefung einberechnet wird, die Platte innerhalb von etwa 2 bis 3 Sekunden mit Tinte gefüllt werden.
Es ist darauf hinzuweisen, dass beim Pigmentdispersionsverfahren die Zeitspanne zur Bildung jeder Farbe durch das lithographische Verfahren minimal 30 Minuten beträgt, so dass die Zeitspanne für einen Farbfilter mit den drei Farben R, G und B mindestens 90 Minuten beträgt. Im Vergleich dazu kann bei dem vorliegenden Beispiel der Tintenfüllungsvorgang innerhalb von 2 bis 3 Minuten durchgeführt werden und die anschließenden Stufen vom Bestreichen mit Harz bis zur Entfernung können in etwa 3 bis 5 Minuten ausgeführt werden, so dass der Farbfilter im Vergleich zum herkömmlichen Fall innerhalb einer kurzen Zeitspanne gebildet werden kann.
12A zeigt einen Zustand, bei dem die Tintenfüllungsvertiefungen 112 mit Tinte 114, z. B. R, G und B, mit dem Kopf 113 unter Bildung der Farbmusterschicht 115 gefüllt werden. Die Tinten 114 können gleichermaßen ein Material, das das farbgebende Material einschließt, enthalten, das durch Einwirkung von Energie gehärtet werden kann.
Diese Komponente unterliegt keinen speziellen Beschränkungen, sofern sie die Farbeigenschaften der farbgebenden Materialien von jeder der Farben nicht beeinträchtigt und keine Schwierigkeiten, wie eine Verfestigung innerhalb der Tinte, hervorruft. Beispielsweise kann es sich um ein Harz handeln, das eine Komponente einschließt, die durch Licht und/oder Wärme verfestigt oder gehärtet werden kann. Speziell können vorzugsweise Acrylharze, Epoxyharze und dergl., für die handelsübli che Produkte und verschiedene lichtempfindliche Materialien, Härter und dergl., verfügbar sind, verwendet werden.
Somit werden sämtliche Tintenfüllungsvertiefungen 112 mit Tinte gefüllt. Wenn ein Tinten-LÖsungsmittelbestandteil enthalten ist, wird eine Wärmebehandlung durchgeführt, um das Tintenlösungsmittel zu verflüchtigen. Die Bedingungen für diese Wärmebehandlung können unter Berücksichtigung des Siedepunkts des in der Tinte enthaltenen Lösungsmittelbestandteils festgelegt werden. Der in der Tinte verwendete Lösungsmittelbestandteil unterliegt keinen speziellen Beschränkungen. Es können Wasser oder verschiedene organische Lösungsmittel verwendet werden, wobei aber eine Verdampfung des Lösungsmittel bei Verwendung der Tinte zu einer Verstopfung der Tintendüsen oder der Tintenwege im Kopf 113 unter Verfestigung der Tinte führt. Aus diesem Grund weist das in der Tinte verwendete Lösungsmittel vorzugsweise einen hohen Siedepunkt auf. Um jedoch andererseits die Entfernung des Lösungsmittels nicht zu behindern, ist ein hoher Siedepunkt unerwünscht. Ein bevorzugter Bereich für den Siedepunkt des Lösungsmittels beträgt 80 bis 200 °C. In diesem Fall betragen die Bedingungen für die Wärmebehandlung 50 bis 200 °C, wobei die Einwirkungszeit 2 bis 10 Minuten bei Verwendung einer Heizplatte oder 20 bis 30 Minuten bei Verwendung eines Trockenschranks beträgt.
Ferner unterliegt die Farbmusterschicht 115 einer Schrumpfung bei Entfernung des Lösungsmittels. Es ist erforderlich, eine ausreichende Tintenmenge zuzuführen, um nach der Schrumpfung die erforderliche Farbkonzentration für die Dicke zu gewährleisten.
Anschließend wird, wie in 12B dargestellt, eine Harzschicht 116 auf der Tintenfüllungsschicht 111, auf der die Farbmusterschichten 115 gebildet sind, ausgebildet, und ein Glassubstrat 117 wird darüber angeordnet.
Beim Material zur Bildung der Harzschicht 116 handelt es sich um ein Material, das beispielsweise durch Energieeinwirkung gehärtet wird und das nach der Härtung optisch durchlässig sein muss. Als eine Komponente hierfür lässt sich beispielsweise ein Harz erwähnen, das eine Komponente enthält, die durch Einwirkung von Licht und/oder Wärme verfestigt oder gehärtet werden kann. Vorzugsweise werden Acrylharze, Epoxyharze und dergl., für die handelsübliche Produkte und verschiedene lichtempfindliche Materialien, Härter und dergl. verfügbar sind, verwendet.
Das Harz, das somit unter Energieeinwirkung gehärtet werden kann, wird schichtförmig auf die Farbmusterschichten 115 aufgebracht, um die Harzschicht 116 zu bilden. Anschließend wird darauf das Glassubstrat 117 zur Verstärkung angeordnet. Unter Energieeinwirkung wird die Harzschicht 116 gehärtet, um eine Haftung am Glassubstrat 117 zu bewirken. Je nach Zweck kann das Glassubstrat 117 durch einen Film als Substrat ersetzt werden.
Insbesondere wenn sowohl die Farbmusterschicht 115 als auch die Harzschicht 116 so gewählt werden, dass sie durch die gleiche Energieform gehärtet werden können, kann das Harz vor Härtung der Farbmusterschicht 115 schichtförmig aufgetragen werden. Unter gleichzeitiger Energieeinwirkung auf die Harzschicht und die Farbmusterschicht können beide gleichzeitig verfestigt werden, was eine einheitliche Härtung ermöglicht.
Ferner wird in der in 12B dargestellten Stufe ein Glassubstrat 117 mit optischer Durchlässigkeit auf der Harzschicht 116 als Verstärkungsplatte angebracht. Im Ergebnis lässt sich die Festigkeit des Farbfilters verbessern.
Auf diese Weise lässt sich durch Bildung der Tintenfüllungsschicht 111, der Farbmusterschichten 115, der Harzschicht 116 und des Glassubstrats 117 in einheitlicher Weise nach deren Trennung von der Matrize 110 das fertige Produkt in Form eines Farbfilters erhalten, wie in 12C dargestellt.
Es ist darauf hinzuweisen, dass je nach den verwendeten Materialien die Haftkraft zwischen der Matrize 110 und der Tintenfüllungsschicht 111 zunehmen kann. Es kann somit schwierig werden, die Tintenfüllungsschicht 111 von der Matrize 110 zu trennen. Dies kann dazu führen, dass die Anzahl von produzierten Stücken, die aufgrund einer Ablösung der Tintenfüllungsschicht 111 oder der Farbmusterschichten 115 oder aufgrund von Rissbildung Defekte aufweisen, zunimmt, und es können Schwierigkeiten, wie ein erhöhter Zeitaufwand für die Trennung unter Verringerung des Produktionswirkungsgrads auftreten. Ferner kann es zu einer Verringerung der Dauerhaftigkeit der Matrize 110 kommen.
Hier wird es bevorzugt, dass vor Bildung der Tintenfüllungsschicht 111 auf der Matrize 110 ein Trennmittel mindestens auf Bereiche der Oberfläche der Matrize 110, auf der die Tintenfüllungsschicht 111 auszubilden ist, aufgebracht wird oder dass alternativ ein Trennmittel zu dem Material, das zur Bildung der Tintenfüllungsschicht 111 verwendet wird, gegeben wird, wodurch die Trennung der Tintenfüllungsschicht 111 von der Matrize 110 erleichtert wird. Als Verfahren zum Aufbringen des Trennmittels kann man sich beispielsweise des Schleuderbeschichtungsverfahrens, des Tauchverfahrens, des Sprühbeschichtungsverfahrens, des Walzenbeschichtungsverfahrens, des Stabbeschichtungsverfahrens oder des Dampfbeschichtungsverfahrens und dergl. bedienen.
Ferner kann, wie in 13 dargestellt, in mindestens den Bereichen der Oberfläche der Matrize 110, in denen die Tintenfüllungsschicht 111 auszubilden ist, eine Trennschicht 124 aus einem Material zur leichteren Verbesserung der Trennung der Tintenfüllungsschicht 111 gebildet werden, d. h. ein Material mit geringer Haftung an der Tintenfüllungsschicht 111. Als Trennschicht 124 können vorzugsweise ein beliebiges der Metalle Ni, Cr, Ti, Al, Cu, Ag, Au oder Pt oder eine Legierung von zwei oder mehr dieser Metalle oder eine Verbindung, die mindestens einen dieser Bestandteile enthält, verwendet werden. Diese Materialien weisen im allgemeinen eine geringe Haftung an Acrylharzen auf, die vorzugsweise im Hinblick auf ihre hervorragende Lichtdurchlässigkeit als Material zur Bildung der Tintenfüllungsschicht 111 verwendet werden. Diese Materialien können als hochgradig steuerbare Filme unter Anwendung eines Verfahrens zur Bildung eines Vakuumfilms, wie Sputtering, Abscheidung aus der Dampfphase oder CVD, gebildet werden. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Dicke dieser Trennschicht 124 in der Größenordnung von einigen 10 bis 1 000 Å liegen kann.
Wenn in dem vorstehenden Beispiel die Tintenfüllungsschicht 111 gebildet wird, wird ein positiver Resist verwendet. Gleichermaßen kann aber auch ein negativer Resist verwendet werden, bei dem der Strahlung ausgesetzte Bereiche in einem Entwickler unlöslich gemacht werden und die nicht der Strahlung ausgesetzten Bereiche selektiv vom Entwickler entfernt werden. In diesem Fall weist die verwendete Maske ein Muster auf, das die Umkehr des Musters der Maske 25 darstellt. Alternativ kann anstelle der Verwendung einer Maske ein Laserstrahl oder Elektronenstrahl zur direkten Belichtung des Resists verwendet werden.
Fünftes Beispiel
14A bis 14C erläutern das Verfahren zur Bildung einer Tintenfüllungsschicht mit Tintenvertiefungen in einem fünften Beispiel.
Speziell wird das folgende Verfahren angewandt.
Zunächst wird, wie in 14A gezeigt, eine Resistschicht 125 auf einer Matrize 110 gebildet. Als Verfahren zur Bildung der Resistschicht 125 kann beispielsweise das Schleuderbeschichtungsverfahren, Tauchverfahren, Sprühbeschichtungsverfahren, Walzenbeschichtungsverfahren oder Stabbeschichtungsverfahren herangezogen werden. Bei der Matrize 110 kann es sich um die gleiche Matrize wie bei der Beschreibung des vierten Beispiels in 11A bis 11E handeln, so dass eine entsprechende Beschreibung hier unterbleibt.
Das Material zur Bildung der Resistschicht 125 unterliegt keinen speziellen Beschränkungen, sofern es in den Bereichen 123 zur Bildung der Farbmusterschicht, wie in 14C dargestellt, d. h. bei der Dicke des Bodens der Tintenfüllungsvertiefungen 112, eine ausreichende optische Durchlässigkeit aufweist, um die Farbeigenschaften der Farbmusterschicht nicht zu beeinträchtigen. Typischerweise werden Acrylharze bevorzugt, die eine hervorragende Durchsichtigkeit aufweisen und hervorragende Bemusterungseigenschaften besitzen. Dabei werden verschiedene handelsübliche Harze, lichtempfindliche Materialien und Härter verwendet. In diesem Beispiel wird ein positiver Resist eingesetzt.
Nachstehend wird, wie in 14B dargestellt, eine Maske 119 über der Resistschicht 125 angeordnet und vorgegebene Bereiche nur der Resistschicht 125 werden durch die Maske 119 der Strahlung 120 ausgesetzt. Bei der Maske 119 kann es sich um die gleiche Maske handeln, die vorstehend bei dem vierten Beispiel in 11B beschrieben wurde, so dass eine Beschreibung hier unterbleibt.
Wie in 14C dargestellt, wird nach Einwirkung der Strahlung 119 der Entwicklungsvorgang durchgeführt. Wenn die der Strahlung ausgesetzten Bereiche 121 bis zu der für die Tintenfüllungsvertiefungen 112 erforderlichen Tiefe entfernt worden sind, wird die Entwicklung gestoppt. Während eine normale Resistentwicklung zur Entfernung der vollständigen Dicke der Resistschicht durchgeführt wird, wird erfindungsgemäß die Entwicklung der Resistschicht 125 an einer mittleren Stelle unterbrochen, so dass es erforderlich ist, den Endpunkt der Entwicklung genau zu steuern, indem man vorher im einzelnen experimentell den Zusammenhang zwischen Strahlungsmenge, Entwick lungszeit und Tiefe, bis zu der die Entfernung durch die Entwicklung durchgeführt wird, ermittelt. Außerdem ist es durch optische Überwachung des Fortschritts der Entwicklung und durch Feststellung des Entwicklungsendpunkts möglich, die Entwicklung noch genauer zu steuern.
Nachdem die Resistschicht 125 durch Entwicklung auf diese Weise bis zu einer vorgegebenen Tiefe entfernt worden ist, wird die Tintenfüllungsschicht 111 mit den Tintenfüllungsvertiefungen 112 erhalten.
Anschließend wird auf die gleiche Weise wie bei dem vorstehend beschriebenen vierten Beispiel durch die in den 12A bis 12C dargestellten Stufen der Farbfilter erhalten.
In dem vorstehenden Beispiel wird bei der Bildung der Tintenfüllungsschicht ein positiver Resist verwendet. Gleichermaßen kann aber auch wie bei dem vorstehend beschriebenen vierten Beispiel ein negativer Resist verwendet werden, bei dem die Maske ein Muster aufweist, das die Umkehr des Musters der Maske 119 darstellt. Alternativ kann anstelle der Verwendung einer Maske ein Laserstrahl oder Elektronenstrahl zur direkten Belichtung des Resists verwendet werden.
Sechstes Beispiel
Die nachstehenden 15A bis 15C erläutern das Verfahren zur Bildung einer Tintenfüllungsschicht mit Tintenfüllungsvertiefungen gemäß einem sechsten Beispiel.
Zunächst wird, wie in 15A dargestellt, eine zweite Matrize 126 mit einem Reliefmuster bereitgestellt, das den vorstehend beschriebenen Tintenfüllungsvertiefungen 112 entspricht. Die konvexen Bereiche 127, die auf der zweiten Matrize 126 gebildet sind, entsprechen den Tintenfüllungsvertiefungen 112, die in der in 15C dargestellten Tintenfüllungsschicht 111 gebildet sind. Das Verfahren zur Herstellung der zweiten Matrize 126 wird nachstehend beschrieben. Zunächst wird, wie in 15B dargestellt, die zweite Matrize 126 in Kontakt mit der Matrize 110 gebracht, wobei das Material zur Bildung der Tintenfüllungsschicht 111 dazwischen angeordnet ist.
Das Material zur Bildung der Tintenfüllungsschicht 111 unterliegt keinen speziellen Beschränkungen, sofern es in den Bereichen 123 zur Bildung der in 15C dargestellten Farbmusterschicht, d. h. an der Dicke des Bodens der Tintenfüllungsvertiefungen 112, eine ausreichende optische Durchlässigkeit aufweist, um die Farbeigenschaften der Farbmusterschicht 115 nicht zu beeinträchtigen. Es können verschiedene Harze, Glasmaterialien, Metallmaterialien oder keramische Materialien verwendet werden. Vorzugsweise wird ein Material verwendet, das durch Einwirkung von Energie gehärtet werden kann. Als spezielle Energiearten sind Licht, Wärme und eine Kombination von Licht und Wärme bevorzugt. In diesem Fall ist es wesentlich, dass eine Komponente vorliegt, die durch Einwirkung von Licht, Wärme oder eine Kombination von Licht und Wärme gehärtet werden kann. Es können verschiedene handelsübliche Harze, lichtempfindliche Materialien und Härter verwendet werden. Insbesondere kann vorzugsweise eine flüssige Substanz, wie Acrylharze eines durch UV-Strahlen härtbaren Typs oder Epoxyharze, die durch Wärme gehärtet werden, verwendet werden.
Auf diese Weise lässt sich unter Verwendung eines flüssigen Materials, das durch Einwirkung von Energie gehärtet werden kann, als Material zur Bildung der Tintenfüllungsschicht 111, nachdem dieses Material schichtförmig auf die zweite Matrize 126 aufgetragen worden ist und nach Herstellung eines Kontakts das Material zur Bildung der Tintenfüllungsschicht 111 in einfacher Weise auch zu den feinen Teilen der Vertiefungen 128 des Reliefmusters, das auf der zweiten Matrize 126 gebildet wird, formen. Somit lässt sich durch Einwirkung von Energie auf die Tintenfüllungsschicht 111 zu deren Härtung das Reliefmuster auf der zweiten Matrize 126 präzise auf die Tintenfüllungsschicht 111 übertragen.
Ferner handelt es sich bei der Matrize 110 um die gleiche Matrize wie bei der Beschreibung der vorstehenden 12A, so dass entsprechende Ausführungen hier unterbleiben.
Nachstehend wird, wie in 14C dargestellt, die Tintenfüllungsschicht 111, auf die das Reliefmuster der zweiten Matrize 126 übertragen worden ist, von der zweiten Matrize 126 zusammen mit der Matrize 110 getrennt, so dass die Tintenfüllungsschicht 111 mit Tintenfüllungsvertiefungen 112 auf der Matrize 110 gebildet wird.
Mit diesem Verfahren kann die einmal hergestellte zweite Matrize 126 im Rahmen ihrer Haltbarkeit so oft wie notwendig verwendet werden, was einen wirtschaftlichen Vorteil darstellt.
Nachstehend wird das konkrete Verfahren zur Herstellung der zweiten Matrize 126 beschrieben. 16A bis 16E erläutern das Verfahren zur Herstellung der zweiten Matrize 126 in diesem Beispiel.
Zunächst wird, wie in 16A dargestellt, die Resistschicht 118 auf einem Substrat 129 gebildet. Als Verfahren zur Bildung der Resistschicht 118 kann man sich beispielsweise des Schleuderbeschichtungsverfahrens, Tauchverfahrens, Sprühbeschichtungsverfahrens, Walzenbeschichtungsverfahrens oder Stabbeschichtungsverfahrens bedienen.
Das Substrat 129 weist zur Bildung der zweiten Matrize 126 eine geätzte Oberfläche auf. Hier wird ein Silicium-Wafer verwendet. Die Technik zum Ätzen eines Silicium-Wafers ist auf dem Gebiet der Herstellung von Halbleiter-Bauelementen bekannt. Die Ätzung lässt sich mit hoher Präzision und unter hochgradiger Steuerbarkeit durchführen. Es ist darauf hinzuweisen, dass keine Beschränkung auf ein Silicium-Wafer besteht, sofern es sich bei dem Substrat 129 um ein ätzbares Material handelt. Beispielsweise können eine Platte oder ein Film aus Glas, Quarz, Harz, Metall, Keramik oder einem anderen Material verwendet werden.
Beim Material zur Bildung der Resistschicht 118 kann es sich um das gleiche Material wie in 11A des vorstehend beschriebenen vierten Beispiels handeln, so dass eine Beschreibung hier unterbleibt. In 16A wird ein positiver Resist verwendet.
Anschließend wird, wie in 16B dargestellt, eine Maske 130 über der Resistschicht 118 angeordnet und nur vorgegebene Bereiche der Resistschicht 118 werden durch die Maske 130 der Strahlung 120 ausgesetzt. Die Maske 130 wird so bemustert, dass sie die Strahlung 120 nur in den Bereichen durchlässt, die den in 16E dargestellten Vertiefungen 128 entspricht. Das Muster stellt eine Umkehr des in der vorstehend beschriebenen 11B beschriebenen Musters dar.
Anschließend wird bei Durchführung der Belichtung nach Einwirkung der Strahlung 120, wie in 16C dargestellt, der Resist nur in den der Strahlung ausgesetzten Bereichen 121 selektiv entfernt, wobei das Substrat 129 freigelegt wird, während die übrigen Bereiche von der Resistschicht 118 bedeckt bleiben.
Wenn die Resistschicht 118 auf diese Weise mit der Resistschicht 118 als Maske bemustert wird, wie in 16D dargestellt, wird das Substrat 129 geätzt.
Beim Ätzverfahren kann es sich um eine Nassätzung oder Trockenätzung handeln, wobei aber entsprechend dem Material des Substrats 129 das Verfahren so gewählt werden kann, dass es im Hinblick auf den Ätz-Querschnitt, die Ätzgeschwindigkeit und dergl. ein Optimum darstellt. In Bezug auf die Steuerbarkeit erweist sich die Trockenätzung als überlegen. Es kann eine Vorrichtung unter Anwendung beispielsweise des reaktiven Ionenätzverfahren (RIE-Verfahren) unter Verwendung von parallelen flachen Platten, das induktiv gekuppelte Plasmaverfahren (ICP-Verfahren), das Elektronen-Cyclotron-Resonanz-Verfahren (ECR-Verfahren), das Helicon-Wellen-Anregungsverfahren, das Magnetronvertahren, das Plasmaätzverfahren, das Ionenstrahlätzverfahren oder dergl. verwendet werden. Durch Variation der Art des Ätzgases, der Gassträmungsgeschwindigkeit, des Gasdrucks, der Vorspannung und anderer Bedingungen können die konvexen Bereiche 127 entsprechend den Tintenfüllungsvertiefungen in einer länglicher Form gebildet werden oder es kann eine konische Form erreicht werden, die Oberfläche rau gemacht werden und eine angestrebte Ätzgestalt erhalten werden.
Nachstehend wird nach Beendigung des Ätzvorgangs die Resistschicht 118 entfernt, wie in 16E dargestellt. Es wird eine zweite Matrize 126 mit einem Reliefmuster entsprechend den Tintenfüllungsvertiefungen erhalten.
In dem vorstehenden Beispiel wird ein positiver Resist verwendet. Gleichermaßen kann aber auch ein negativer Resist verwendet werden, bei dem Bereiche, die nicht der Strahlung ausgesetzt worden sind, selektiv durch den Entwickler entfernt werden können. In diesem Fall weist die Maske ein Muster auf, das die Umkehr des Musters der vorstehend beschriebenen Maske 130 darstellt. Alternativ kann anstelle einer Maske ein Laserstrahl oder Elektronenstrahl zur direkten Belichtung des Resists verwendet werden.
Die 17A bis 17E erläutern ein weiteres Verfahren zur Herstellung der zweiten Matrize dieses Beispiels.
Zunächst wird, wie in 17A dargestellt, die Resistschicht 118 auf einer dritten Matrize 131 gebildet. Als Verfahren zur Bildung der Resistschicht 118 kann beispielsweise das Schleuderbeschichtungsverfahren, Tauchverfahren, Sprühbeschichtungsverfahren, Walzenbeschichtungsverfahren oder Stabbeschichtungsverfahren herangezogen werden.
Die dritte Matrize 131 dient als Träger, während das gewünschte Reliefmuster in der Resistschicht 118 ausgebildet ist. Sie unterliegt keinen Beschränkungen, sofern sie eine entsprechende Festigkeit, chemische Beständigkeit und andere Eigenschaften aufweist, um den Verfahrensablauf auszuhalten und eine ausreichende Benetzbarkeit und Haftung an dem Material, aus dem die Resistschicht 118 gebildet ist, besitzt. Beispielsweise können eine Platte oder ein Film aus Silicium-Wafer, Glas, Quarz, Harz, Metall, Keramik oder einem anderen Material verwendet werden.
Bei dem Material, das zur Bildung der Resistschicht 118 verwendet wird, kann es sich um das gleiche Material wie bei der vorstehenden Beschreibung zu 16A handeln, so dass eine Beschreibung hier unterbleibt.
Anschließend wird, wie in 17B dargestellt, die Maske 119 auf der Resistschicht 118 angeordnet. Nur vorgegebene Bereiche der Resistschicht 118 werden durch die Maske 119 der Strahlung 120 ausgesetzt. Die Maske 119 unterscheidet sich von der Maske 130 von 16B nur darin, dass das Muster umgekehrt ist. Es kann die gleiche Maske wie in 11B des vorstehend beschriebenen vierten Beispiels verwendet werden.
Mit anderen Worten, die Maske 119 ist so beschaffen, dass der Resist in Bereichen, die den konvexen Bereichen 127 gemäß der Darstellung in 17E entsprechen, der Strahlung 120 ausgesetzt werden.
Anschließend wird nach Belichtung mit der Strahlung 120 bei der Durchführung des Entwicklungsverfahrens unter vorgegebenen Bedingungen, wie in 17C dargestellt, der Resist nur in den der Strahlung ausgesetzten Bereichen 121, die den konvexen Bereichen 127 entsprechen, selektiv entfernt, wodurch ein Reliefmuster in der Resistschicht 118 gebildet wird. Bei diesem Reliefmuster handelt es sich um eine konkave Form der konvexen Bereiche 127 in 17E.
Anschließend wird, wie in 17D dargestellt, eine Metallschicht 132 auf der Resistschicht 118 gebildet, wodurch die Oberfläche leitfähig gemacht wird. Als Metallschicht 132 kann beispielsweise Ni bis zu einer Dicke von 500 bis 1 000 Å ausgebildet werden. Beim Verfahren zur Bildung der Metallschicht 132 kann es sich beispielsweise um ein Sputtering-Verfahren, CVD-Verfahren, Dampfabscheidungsverfahren oder stromloses Plattierungsverfahren handeln. Anschließend wird mit der Resistschicht 118, die mit der Metallschicht 132 als Kathode leitfähig gemacht worden ist, und einer in Form einer Spitze oder einer Kugel ausgebildeten Ni-Anode ein elektrochemisches Plattierungsverfahren durchgeführt, um Ni elektrochemisch abzuscheiden, wodurch die Metallschicht 132 dicker ausgestaltet wird. Nachstehend wird ein Beispiel für einen Elektrolyten angegeben.
Nickelsulfamat: 55 g/Liter
Borsäure: 35 g/Liter
Nickelchlorid: 5 g/Liter
Verlaufmittel: 20 mg/Liter
Anschließend wird die Metallschicht 132 von der dritten Matrize getrennt, gewaschen und weiter behandelt, Man erhält, wie in 17E dargestellt, die zweite Matrize 126. Diese zweite Matrize 126 weist konvexe Bereiche 127 der gleichen Form wie bei der zweiten Matrize 126, die gemäß 16E bei dem vorstehend beschriebenen Beispiel erhalten worden ist, auf.
In diesem Beispiel kann ferner ein negativer Resist verwendet werden oder der Resist kann direkt unter Verwendung eines Laserstrahls oder Elektronenstrahls bestrahlt werden.
Es ist darauf hinzuweisen, dass bei dem in 15C dargestellten Verfahren je nach den Materialien die Haftkraft zwischen der zweiten Matrize 126 und der Tintenfüllungsschicht 111 zunehmen kann und dass es schwierig sein kann, die Tintenfüllungsschicht 111 von der zweiten Matrize 126 zu trennen. Dadurch kann die Stückzahl mit Defekten aufgrund einer sich ablösenden Tintenfüllungsschicht 111 oder aufgrund von Rissbildung zunehmen und es kann zu Schwierigkeiten, wie zu einem erhöhten Zeitaufwand für die Trennung, einer Verringerung des Produktionswirkungsgrads und zusätzlich zu einer Verringerung der Dauerhaftigkeit der zweiten Matrize 126 kommen.
Hier ist es bevorzugt, dass ein Trennmittel mindestens auf die Bereiche der Oberfläche der zweiten Matrize 126, mit der die Tintenfüllungsschicht 111 in Kontakt steht, schichtförmig aufgetragen wird oder alternativ ein Trennmittel vorher dem Material, das zur Bildung der Tintenfüllungsschicht 111 verwendet wird, zugesetzt wird, wodurch sich die Tintenfüllungsschicht 111 leichter von der zweiten Matrize 126 trennen lässt. Als Verfahren zum Aufbringen des Trennmittels kann beispielsweise das Schleuderbeschichtungsverfahren, Tauchverfahren, Sprühbeschichtungsverfahren, Walzenbeschichtungsverfahren, Stabbeschichtungsverfahren oder Dampfbehandlungsverfahren und dergl. herangezogen werden.
Ferner kann, wie in 18 dargestellt, mindestens in den Bereichen der Oberfläche der zweiten Matrize 126, mit der die Tintenfüllungsschicht 111 in Kontakt kommt, eine Trennschicht 133 aus einem Material, das die Trennung der Tintenfüllungsschicht 111 erleichtert, ausgebildet werden, d. h. einem Material mit geringer Haftung an der Tintenfüllungsschicht 111. Als Trennschicht 133 wird vorzugsweise ein Metall verwendet, bei dem es sich um einen der Bestandteile Ni, Cr, Ti, Al, Cu, Ag, Au oder Pt oder um eine Legierung von zwei oder mehr dieser Bestandteile oder um eine Verbindung, die mindestens einen dieser Bestandteile enthält, handelt. Diese Materialien weisen im allgemeinen eine geringe Haftung an Acrylharzen auf, die vorzugsweise im Hinblick auf ihre hervorragende Lichtdurchlässigkeit als Material zur Bildung der Tintenfüllungsschicht 111 verwendet werden. Sie lassen sich unter Anwendung eines Vakuum-Filmbildungsverfahren, wie Sputtering, Dampfabscheidung oder CVD, mit hochgradiger Steuerbarkeit bilden. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Dicke der Trennschicht 133 in der Größenordnung von einigen 10 bis einigen 1 000 Å liegen kann.
Auf diese Weise wird nach Erhalt der zweiten Matrize 126 unter Durchführung des in den 15B und 15C dargestellten Verfahrens die Tintenfüllungsschicht 111 mit Tintenfüllungsvertiefungen 112 auf der Matrize 110 gebildet.
Siebtes Beispiel
Nachstehend wird anhand der 19A bis 19C das Verfahren zur Bildung einer Tintenfüllungsschicht mit Tintenfüllungsvertiefungen mit einer integrierten undurchsichtigen Schicht gemäß einem siebten Beispiel erläutert.
Zunächst wird gemäß 19A ein Kopf 134 angeordnet, der Tinte durch ein Tintenstrahlverfahren ausstößt, gegenüber der Oberfläche der zweiten Matrize 126, die durch das vorstehend beschriebene Verfahren, bei dem das Reliefmuster gebildet wird, erhalten worden ist.
Als Kopf 134 kann der Kopf vom Tintenstrahltyp verwendet werden, der zur Füllung der Tintenfüllungsvertiefungen mit Tinten der Farben R, G und B bei dem in 12A dargestellten Verfahren eingesetzt wird, mit der Modifikation, dass eine Einfarbenanwendung erfolgt, so dass eine entsprechende Beschreibung hier unterbleibt.
Ferner entsprechen die konvexen Bereiche 127 der zweiten Matrize 126 den in 19C dargestellten Tintenfüllungsvertiefungen 112 und die Vertiefungen 128 entsprechen den Bereichen zwischen den Farbmusterschichten 115, die auf dem Farbfilter ausgebildet und in den 12A bis 12C dargestellt sind.
19A zeigt eine undurchsichtige Tinte 135, die mittels des Kopfes 134 in die Vertiefungen 128 der zweiten Matrize 126 ausgestoßen wird, wodurch eine undurchsichtige Schicht 136 gebildet wird.
Die undurchsichtige Tinte 135 unterliegt keinen speziellen Beschränkungen. Speziell kann vorzugsweise eine Tinte, die Kohlenstoff, ein schwarzes Pigment, einen schwarzen Farbstoff und dergl. enthält, verwendet werden.
Ferner kann die undurchsichtige Tinte 135 ein Material enthalten, das unter Anwendung von Energie gehärtet wird.
Eine derartige Komponente unterliegt keinen speziellen Beschränkungen, sofern sie die undurchsichtigen Eigenschaften der Tinte nicht beeinträchtigt und keine Schwierigkeiten, z. B. eine Verfestigung innerhalb der Tinte, verursacht. Es kann sich beispielsweise um ein Harz handeln, das eine Komponente enthält, die unter Einwirkung von Licht und/oder Wärme verfestigt oder gehärtet wird. Speziell können verschiedene Acrylharze und Epoxyharze, für die verschiedene handelsübliche lichtempfindliche Materialien, Härter und dergl. verwendet werden können, in bevorzugter Weise eingesetzt werden.
Es ist darauf hinzuweisen, dass beim Verfahren zur Bildung der undurchsichtigen Schicht 136, z. B. bei den vorstehend beschriebenen Beispielen, je nach den Materialien die Haftkraft zwischen der zweiten Matrize 126 und der undurchsichtigen Schicht 136 zunehmen kann. Wenn die undurchsichtige Schicht 136 und die Tintenfüllungsschicht 111 nach Verfestigung in Form eines einzigen Produkts von der zweiten Matrize 126 getrennt werden, kann dies zu einer erhöhten Stückzahl mit Defekten führen, was auf ein Abbrechen der undurchsichtigen Schicht 136 und der Tintenfüllungsschicht 111 oder auf eine Rissbildung zurückzuführen sein kann. Dadurch können Schwierigkeiten, wie ein erhöhter Zeitaufwand beim Trennvorgang, eine Verringerung des Produktionswirkungsgrads und ferner eine Verringerung der Dauerhaftigkeit der zweiten Matrize 126, auftreten.
Hier ist es bevorzugt, der undurchsichtigen Tinte 135 ein Trennmittel zuzusetzen, wodurch die undurchsichtige Schicht 136 sich leichter von der zweiten Matrize 126 trennen lässt.
Somit werden sämtliche Vertiefungen 128 der zweiten Matrize 126 mit der Tinte 135 gefüllt. Wenn die Tinte 135 einen Lösungsmittelbestandteil enthält, wird eine Wärmebehandlung zur Verflüchtigung des Tintenlösungsmittels vorgenommen. Die Bedingungen für diese Wärmebehandlung können je nach dem Siedepunkt des in der Tinte enthaltenen Lösungsmittelbestandteils festgelegt werden. Der in der Tinte verwendete Lösungsmittelbestandteil unterliegt keinen speziellen Beschränkungen. Es kann sich um Wasser oder um verschiedene organische Lösungsmittel handeln, wobei aber eine Verflüchtigung des Lösungsmittels während der Verwendung der Tinte zu einer Verfestigung der Tinte und zu einem Verstopfen der Tintendüsen oder der Tintenwege des Kopfes 134 führt. Aus diesem Grund weist das in der Tinte verwendete Lösungsmittel vorzugsweise einen hohen Siedepunkt auf. Jedoch ist andererseits ein hoher Siedepunkt nicht erstrebenswert, um nicht die Entfernung des Lösungsmittels zu behindern. Ein bevorzugter Bereich für den Siedepunkt des Lösungsmittels beträgt 80 bis 200 °C. Im Fall einer Wärmebehandlung bei 50 bis 200 °C dauert die Behandlung bei Verwendung einer Heizplatte 2 bis 10 Minuten und bei Verwendung eines Trockenschranks 20 bis 30 Minuten.
Ferner unterliegt die undurchsichtige Schicht 136 bei Entfernung des Lösungsmittels einer Schrumpfung. Es ist erforderlich, eine ausreichende Tintenmenge zuzuführen, um bei der gegebenen Dicke die erforderliche undurchsichtige Beschaffenheit nach dem Schrumpfen zu erzielen.
Nachstehend wird, wie in 19B dargestellt, die Tintenfüllungsschicht 111 auf der undurchsichtigen Schicht 136 gebildet und darauf die Matrize 110 angeordnet.
Als Material zur Bildung der Tintenfüllungsschicht 111 können die vorstehend beschriebenen Materialien verwendet werden. Speziell wird ein Material bevorzugt, das eine gute Haftung an der undurchsichtigen Schicht 136 aufweist.
Wenn es sich ferner beim Material zur Bildung der Tintenfüllungsschicht 111 um ein flüssiges Material handelt, das durch Einwirkung von Energie gehärtet werden kann, wird Energie zugeführt, um eine Härtungsbehandlung durchzuführen und somit eine Verfestigung hervorzurufen und die Tintenfüllungsschicht 111 zu bilden.
Wenn insbesondere sowohl die undurchsichtige Schicht 136 als auch die Tintenfüllungsschicht 111 so gewählt werden, dass sie durch die gleiche Energieart gehärtet werden können, kann die Tintenfüllungsschicht 111 vor der Härtung der undurchsichtigen Schicht 136 gebildet werden. Durch Einwirkung von Energie auf beide Bestandteile können beide gleichzeitig gehärtet werden, was eine gleichmäßige Härtung ermöglicht.
Ferner handelt es sich bei der Matrize 110 um den gleichen Bestandteil wie bei der Beschreibung der vorstehenden 12A, so dass eine Beschreibung hier unterbleibt.
Anschließend wird, wie in 19C dargestellt, durch gemeinsame Trennung mit der Matrize 110 von der zweiten Matrize 126 die Tintenfüllungsschicht 111, die Tintenfüllungsvertiefungen 112 mit der integrierten undurchsichtigen Schicht 136 aufweist, auf der Matrize 110 gebildet.
Anschließend erhält man nach Durchführung des in den 12A bis 12C dargestellten Verfahrens den in 20 dargestellten Farbfilter mit integrierter BM.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren zur Herstellung eines Farbfilters lässt sich ein Hochpräzisions-Farbfilter unter geringen Kosten erhalten, der eine hervorragende flache Beschaffenheit aufweist und keine Farbungleichmäßigkeit zeigt. Ferner ist es möglich, eine interne BM in wirtschaftlicher Weise und mit hoher Präzision bereitzustellen.
Gegebenenfalls können ferner durchsichtige Elektroden und eine Ausrichtungsschicht auf die Tintenfüllungsschicht 111 aufgebracht werden, wonach die Montage erfolgt.
Achtes Beispiel
Nachstehend wird anhand der 21A bis 22C das Verfahren zur Herstellung eines Farbfilters gemäß einem achten Beispiel erläutert.
Zunächst wird, wie in 21A dargestellt, eine Resistschicht 218 auf einem Substrat 229 gebildet. Das Substrat 229 ist zur Bildung der Matrize 210 an seiner Oberfläche geätzt. Sodann wird, wie in 21B dargestellt, eine Maske 230 auf die Resistschicht 218 gelegt. Nur vorgegebene Bereiche der Resistschicht 218 werden durch die Maske 230 der Strahlung 220 ausgesetzt. Anschließend wird eine Entwicklung durchgeführt, wonach, wie in 21C dargestellt, der Resist nur an den der Strahlung ausgesetzten Bereichen 221 selektiv entfernt wird, wobei das Substrat 229 freigelegt wird, während die übrigen Bereiche von der Resistschicht 218 bedeckt bleiben.
Wenn die Resistschicht 218 auf diese Weise bemustert worden ist, wird, wie in 21D dargestellt, das Substrat 229 unter Verwendung der Resistschicht 218 als Maske geätzt. Nach Beendigung des Ätzvorgangs wird die Resistschicht 218 entfernt und es wird, wie in 21E dargestellt, eine Matrize 210 mit Vertiefungen 228, die Abstandshalter darstellen, erhalten.
Anschließend wird, wie in 22A dargestellt, eine Tintenfüllungsschicht 211 gebildet. Im einzelnen wird ein flüssiges Harz auf der Matrize 210 angeordnet und dieses Harz zur Bildung der Tintenfüllungsschicht 211 verfestigt. Da hier das Harz auch in die den Abstandshalter bildenden Vertiefungen 228 der Matrize 210 (entsprechend den Vertiefungen 228, die den Abstandshalter bilden) fließt, werden Abstandshalter 230 gebildet, die von der Tintenfüllungsschicht 211 vorstehen. Ferner werden auf der Tintenfüllungsschicht 211 Tintenfüllungsvertiefungen 212 gebildet, beispielsweise durch die Verfahren, die vorstehend bei den vierten bis sechsten Beispielen beschrieben wurden.
Anschließend werden nach dem gleichen Verfahren, wie es in den 12A und 12B dargestellt ist, sämtliche Tintenfüllungsvertiefungen 212 mit Tinte 214 gefüllt, um Farbmusterschichten 215 zu bilden. Auf der Tintenfüllungsschicht 211 wird eine Harzschicht 216 gebildet. Ferner wird darauf ein Glassubstrat 217 angeordnet. Auf diese Weise wird der Farbfilter von 22C erhalten.
Gemäß diesem Beispiel werden auf der den Tintenfüllungsvertiefungen 212 gegenüberliegenden Seite der Tintenfüllungsschicht 211 Abstandshalter 230 vorgesehen. Als Ergebnis lässt sich ein Farbfilter mit integrierten Abstandshaltern herstellen. Die Abstandshalter 230 können in einer erwünschten Form entsprechend der Form der die Abstandshalter bildenden Vertiefungen 228 ausgebildet werden, beispielsweise in Form eines Streifenmusters oder eines Inselmusters von quadratischen oder zylindrischen Säulen. Unabhängig von der Gestalt ist es bevorzugt, dass die Breite oder der Durchmesser 10 bis 20 μm betragen. Im Fall eines Streifenmusters ist die Festigkeit höher als bei einem Inselmuster. Wenn jedoch das Flüssigkristallfeld zusammengebaut wird, erweist sich das Streifenmuster als auffälliger. Im Fall eines Inselmusters erweisen sich zylindrische Säulen ohne Ecken in Bezug auf eine Verringerung von Unregelmäßigkeiten in der Ausrichtung des Flüssigkristalls in der Nähe der Abstandshalterkonstruktion als wirksamer.
Ferner ist es für die Abstandshalter 230 bevorzugt, dass sie zwischen den Farbmustern 215, die die Pixel bilden, angeordnet sind, damit sie beim Zusammenbauen des Flüssigkristallfelds nicht zu auffällig sind.
Neuntes Beispiel
Nachstehend wird anhand der 23A bis 23C das Verfahren zur Herstellung eines Farbfilters gemäß einem neunten Beispiel erläutert. Ferner wird ein Verfahren zur Herstellung einer Matrize, das anstelle des Verfahrens der 21A bis 21E eingesetzt werden kann, erläutert.
Zunächst wird, wie in 23A gezeigt, eine Resistschicht 318 auf einer vierten Matrize 331 gebildet. Sodann wird, wie in 23B dargestellt, eine Maske 330 auf der Resistschicht 318 angeordnet und nur vorgegebene Bereiche der Resistschicht 318 werden durch die Maske 330 der Strahlung 320 ausgesetzt.
Nach Einwirkung der Strahlung 320 wird ein Entwicklungsvorgang unter vorgegebenen Bedingungen durchgeführt. Wie in 23C dargestellt, wird der Resist nur in den der Strahlung ausgesetzten Bereichen 321 selektiv entfernt, wodurch in der Resistschicht 318 konvexe Bereiche verbleiben. Die in der Resistschicht 318 gebildeten konvexen Bereiche stellen konvexe Bereiche zur Bildung der die Abstandshalter bildenden Vertiefungen 328 in 23E dar.
Nachstehend wird, wie in 23D dargestellt, eine Metallschicht 332 auf der Resistschicht 318 mit den konvexen Bereichen gebildet.
Anschließend wird diese Metallschicht 332 von der vierten Matrize 331 getrennt. Nach Entfernung der Resistschicht 318 erhält man, wie in 23E dargestellt, eine Matrize 310. Diese Matrize 310 weist ähnlich wie die in 21E dargestellte Matrize 210 Abstandshalter bildende Vertiefungen 328 auf.
Ausführungsform
Nachstehend wird anhand der 24A bis 24C das Verfahren zur Herstellung eines Farbfilters gemäß einer Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Diese Ausführungsform zeigt eine Variante der Form der Vertiefungen 128 der zweiten Matrize 126 gemäß 19A.
Speziell wird, wie in 24A dargestellt, den Vertiefungen 428, die in einer zweiten Matrize 426 ausgebildet sind, eine konische Form in der Weise verliehen, dass der Bodenbereich 428b kleiner als der Öffnungsbereich 428a ist. Unter Verwendung dieser zweiten Matrize 426 werden, wie in 24B dargestellt, die Vertiefungen 428 mit einer undurchsichtigen Tinte gefüllt, um eine undurchsichtige Schicht 436 zu bilden. Darauf wird eine Tintenfüllungsschicht 411 ausgebildet.
Anschließend werden, wie in 24C dargestellt, Tintenfüllungsvertiefungen 412 auf der Tintenfüllungsschicht 411 mit Tinte gefüllt, wodurch eine Farbmusterschicht 415 gebildet wird.
Bei dem auf diese Weise gebildeten Farbfilter ist, wie in 24C dargestellt, die obere Oberfläche 436a der undurchsichtigen Schicht 436 kleiner als die Querschnittfläche des Grundbereiches 436b. Dies bedeutet, dass mittels dieser undurchsichtigen Schicht 436 eine enge BM gebildet wird. Eine derartige enge BM erfüllt die derzeitigen Anforderungen nach einem hohen Aperturverhältnis im Farbfilter. Da außerdem bei dieser Ausführungsform, wie in 24A dargestellt, die Öffnungsbereiche 428a der Vertiefungen 428 größer als die Bodenbereiche 428 sind, kann die Trennung der Tintenfüllungsschicht 411 und der undurchsichtigen Schicht 412 leicht durchgeführt werden.

Claims

Farbfilter, umfassend: eine Tintenfüllschicht (411) mit optischer Durchlässigkeit und eine undurchsichtige Schicht (436) auf der Tintenfüllschicht (411), wobei sich Tintenfüllungsvertiefungen (412) durch die undurchsichtige Schicht (436) in die Tintenfüllschicht (411) erstrecken; eine Farbmusterschicht (415), die durch Einspritzen von Tinte mit mindestens einer vorgegebenen Farbe in jede der Vertiefungen (412) gebildet ist; eine Harzschicht mit optischer Durchlässigkeit, die über der Tintenfüllschicht (411) aufgebracht ist, wo die Farbmusterschicht (415) gebildet ist; und wobei jede der Tintenfüllungsvertiefungen (412) sich verjüngt, so daß sie von ihrem Bodenbereich in Richtung auf ihren Öffnungsbereich weiten wird; und die undurchsichtige Schicht (436) um die so Öffnung ausgebildet ist, daß ihr Topabschnitt kleiner als ihr Basisabschnitt ist.
Farbfilter gemäß Anspruch 1, ferner umfassend eine Verstärkungsplatte mit optischer Durchlässigkeit auf der Harzschicht.
Farbfilter gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der die Tintenfüllschicht (411) einen integral ausgebildeten Abstandshalter aufweist.