Способ изготовления многоцветного оптического фильтра для жидкокристаллического устройства

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОЦВЕТНОГО ОПТИЧЕСКОГО ФИЛЬТРА ДЛЯ ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО УСТРОЙСТВАСпособ изготовления многоцветного оптического фильтра для жидкокристаллического устройства, включающий нанесение на про зрачную подложку со сформированными прозрачными электродами слоя негативного фоторезиста, термообработку, экспонирование,проявление изображения в воде, окрашивание в водном растворе красителя, задубливание. отличающийся тем, что на полученную струкн туру наносят защитный слой оптически прозрачного полимера, осуществляют повторение перечисленных операций для получении каж(73) Патентообладатель Научно-производст венное предприятие Дисплей (ВТ)дого из цветов фильтра, а в качестве негативного фоторезиста используют фоторезист на основе казеина следующего состава, маодоли2. Т. Псшоа ет а, ЕЕЕ Тгапзастйопв оп Е 1 е 1 тгоп Бекасов, ЕП-ЗО, 1983, Ы 95 р.р 503-507Изобретение относится к оптоэлектронике н может быть использовано при изготовлении устройств отображения информации на жидких кристаллах с цветным изображением, например, телевизоров, электронных табло и т.д. Известен способ изготовления многоцветного оптического фильтра для жидкокристаллического устройства (ЖКУ), включающий нанесение на прозрачную подложку со сформированными прозрачными электродами слоя негативного фоторезиста, термообработку, экспонирование, проявление изображения в воде, удаление остатков фоторезиста в воде,последовательное окрашивание структуры фильтра в водном растворе соответствующего красителзг с использованием защитной маски из позитивного фоторезиста и задубливание,нанесение защитного слоя-оптически прозрачного полимерного материала, который одновременно является и ориентирующнм.Недостатками известного способа являются- низкая Цветоконтрастность из-за недостатогшой селективности негативного фоторезиста по отношению к позитивному, что приводит к его растворении) при многократном удалении маски- высокая дефектность поверхности фильтра,ПЗГВТОВЛВННОГО ИЗ НЕГНТИБНОП) ФОТОРЕЗИСТЗ,которая проявляется в виде темных точек, разводов. Плотность дефектов составляет от 0,5 до 2,0 деф/смг, что недопустимо для цветных фильтров(3-4 лип/мм). , Задачей изобретения является повышение качества фильтра для ЖКУ при одновременном повышении технологичности его изготовления.В способе изготовления многоцветного оптического фильтра для ЖКУ, включающем нанесение на прозрачную подложку со сформированными прозрачными электродами слоя негативного фоторезиста, термообработку, экспонирование, проявление Изображения в воде,окрашивание его в водном растворе красителя,задубливание, в соответствии с изобретением,на полученную структуру наносят защитный слой оптически прозрачного полимера, осуществляют повторение перечисленных операций для получеъшя каждого из цветов фильтра, а в качестве фоторезиста используют негативный фоторезист на основе казеина следующего состава, мас. долиКазеин, как исходный продукт для негативного фоторезиста, имеет однородный и постоявный состав. Фоторезист на основе казеинаимеет высокие смачиваюшие свойства, равномерно распределяется по поверхности подложки, что способствует формированию однородной пленки, имеет довольно длительное время сохранения светочувствительных свойств - до 10 дней.Сущность изобретения поясняется рисунками.На фиг. 1 изображена подложка со сформированными элементами фильтра, окрашенными в один цвет.На фиг. 2 изображена подложка со сформированными элементами фильтра, окрашенными в два цвета.На фиг. 3 изображена подложка со сформированными элементами фильтрщркрашенными в три цвета.1 - прозрачная подложка 2 - прозрачные электроды 3 - элементы фильтра, окрашенные в один цвет 4 - защитные слои 5 - элементы фильтра, окрашенные во второй Цвет 6 - элементы фильтра, окрашенные в третий Цвет.На внутреннюю поверхность прозрачных подложек, например, стеклянных, наносят методом вакуумного напыления прозрачный слой на основе оксидов индия и олова, методом фотолитографии получают требуемую конфигурацию электродов.Затем на поверхность электродов наружной подложки ЖКУ наносят слой негативного фоторезиста на основе казеина. Слой фоторезиста сушат и экспонируют УФ-излучением через фотошаблон соответствующей топологии. Фоторезист, используемый в данном способе, является водорастворимым, поэтому проявление конфигурации элементов фильтра и удаление необлученных участков осуществляют в воде при комнатной температуре. Окрашивание элементов формируемого фильтра в разные цвета, например, красный, зеленый, желтый,проводят в водном растворе соответствующего красителя при комнатной температуре. После формирования элементов одного цвета наносят защитный слой из оптически прозрачного полимерного материала, после чего путем указанной последовательности операций формируют элементы фильтра другого цвета. Защитный слой для последних элементов фильтра может быть одновременно ориентируюшим для жидкого кристалла и может быть выполнен на основе таких материалов как полиамид, полистирол и т.д.В соответствии с предлагаемым способом был изготовлен трехцветный матричный экран с информационной емкостью 96 32 элемента,предназначенный для отображения алфавитнознаковой и графической информации в составе персональных ЭВМ и радиоизмерительной ап 5 ВУ 1007 С 1 опаратуры. Шаг элементов отображения 50 мкм, изображение в красном, зеленом, желтом цветах.На стеклянную подложку методом вакуумною напыления наносят прозрачный слой на основе оксидов штдия и олова толшшюй 0,1 мкм,методом фотолитографии получают конфигурацию электродов, ширина линий 40 мкм, минимальное расстояние - 5 мкм.На поверхность электродов центрифугированием наносят слой фоторезиста толщиной 0,5 мкм, содержащего 11,65 г казеина,0,52 г едкого кали, 0,23 г бихромата аммония, 87,6 г воды. Нанесенный слой сушат в течение 20 мин. при комнатной температуре и 30 мин. при температуре 52 ЕЮ. Затем этот слой фоторезиста экспонируют через фотошаблон УФ-излученнем в течение 1 мин. Проявление изображения элементов фильтра и удаление необлученных участков фоторезиста проводят в воде при комнатной температуре в течение 30 сек. Затем окрашивают элементы фильтра в водном растворе красителя в течение 1,0 - 1,5 мин. при комнатной температуре,состав красящей ванны, например, зеленого цвета 1 г красителя, 1 мл уксусной кислоты и 100 мл воды. После чего промывают водой, задубливают при температуре 150 ЫС в течение 30 мин. и получают элементы фильтра зеленого цвета. Поверх сформированных элементов фильтра наносят защитный слой оптически прозрачного полимерного материала - полиамида, толщиной 0,1 мкм. Затем формируют указанной последовательностью операций элементы фильтра красного и желтого цветов. Защитный слой для элементов фильтра, формируемых последними, изготавливают таким образом, чтобы он одновременно выполнял роль ориентирующего слоя для жидкого кристалла. Толщина этого слоя 0,1 мкм.Визуальный анализ изготовленного данным способом многоцветного фильтра подтверждаетотсутствие на его поверхности дефектов точек, полос и т.д. Такой фильтр является пригодным для использования в изготавливаемом цветном матричном экране с высокой информационной емкостью. Анализ, выполненный с помощью микроскопа при увеличении х 350 выявил равномерно текстурированную структуру пленки с неоднородностями в виде бугорков размером несколько микрон, которые не видимы невооруженным глазом. Пленка фильтра имеет высокую адгезию как к поверхности подложки, так и к поверхности электродов,имеет интенсивную и равномерную окраску. Края элементов фильтра ровные и четкие.Способ изготовления фильтров для ЖКУ в соответствии с изобретением позволяет повысить цветоконтрастность, поскольку светофильтр каждого из независимых цветов(например, зеленый, красный, желтый) сформирован в своем слое фоторезиста на основе казеина и отделен от другою слоя светофильтра защитным слоем оптически прозрачного полимера.Использование фоторезиста на основе казеина позволяет по сравнению с известным способом повысить разрешающую способность (20 лин/мм), снизить количество дефектов на поверхности фильтра с 0,5 деф/ см до 0,01 деф/ см, обеспечивая высокий процент выхода годных изделий.При изготовлении цветных матричных ЖК экранов с высокой информационной емкостью,например 625 -,825 элементов, при размере одного элемента 5 х 8 мкм, по данному способу процент выхода годных изделий практически составляет 100.Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с известными обеспечивает высокое качество многоцветного оптического фильтра ЖКУ и является более технологичным при массовом серийном производстве.Заказ 1306. Тираж 20 экз. Государственное патентное ведомство Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.