专利名称：制造彩色显示器件的方法和彩色显示器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及制造显示器件的方法，该显示器件包括显示窗，荧光体图形和在所述显示窗和所述荧光体图形之间的滤色器图形，利用光照(illumination)工艺提供该滤色器图形。
本发明还涉及显示器件，该显示器件包括显示窗，荧光体图形和在显示窗和荧光体图形之间的滤色器图形。
彩色显示器件特别是用在电视接收机和计算机监视器中。
上述类型的彩色显示器件是已知的。所述已知的彩色显示器件包括荧光体图形，还包括黑底，该荧光体图形包括发红、绿和蓝光的荧光体区(以下也称其为“红”、“绿”和“蓝”荧光体)的子图形。黑底层是在基板上并(部分地)在构成荧光体图形的荧光体区之间的带有孔的黑色层或黑色条的系统，所述黑底层改善了所显示的图象的对比度。黑底带有孔，该孔容纳带颜色的层(也称其为滤色器层)，相应颜色的荧光体区淀积在该带颜色的层上。滤色器层吸收波长与相应荧光体所发射的光的波长不同的入射光。这使得入射光的漫反射减小，并提高所显示的图象的对比度。此外，滤色器层(例如“红色”层)可以吸收一部分由“红”荧光体发出的一部分辐射，即波长在可见光谱的红色部分以外的那部分。这使得红色荧光体的色点改善。已知的彩色显示器件具有用于每种荧光体(红、绿和蓝)的滤色器层。为了透明，请注意“红”、“蓝”和“绿”滤色器区分别对红、蓝和绿光有相对高的透射。滤色器层的颜色显示与滤色器的透射特性有关，而不是与它们的颜色有关。滤色器层通常是利用光照工艺提供的。为此目的，提供光致抗蚀剂，并使之暴露于(UV)光下。
滤色器图形增大了对比度。但已发现，在已知的方法和已知的显示器件中对比度的增益是不够的。
本发明的目的是提供一种方法，借助该方法可以改善对比度，本发明还提供具有改善的对比度的显示器件。
为达到此目的，根据本发明的方法的特征在于，利用负石印(lithography)工艺提供滤色器图形，在该工艺中使用了非线性光致抗蚀剂。
滤色器层含有吸收物质(颜料)。由于在蓝滤色器图形中吸收物质的消光系数相对较低，因此该图形的厚度相对较大。当采用线性负石印光致抗蚀剂(例如PVA/ADC或PVA/SBQ抗蚀剂)时，存在例如蓝滤色器材料将淀积在绿的和/或红的荧光体单元的位置上的风险。由于蓝滤色器材料吸收绿光和红光，这导致对比度降低。在已知的方法中，最大可用的蓝滤色器图形厚度约为2.0-2.5微米。在更大的厚度下，上述问题会加剧，从而使对比度下降显著。本发明的上述正面的效果也存现于其它滤色器图形中。
在根据本发明的方法中，使用非线性抗蚀剂。借此，可以更有效地预防滤色器材料粘附在颜色不同的荧光体单元的位置上。另一个优点在于滤色器图形的厚度(不管是哪种颜色)显示出更小的变化。这对于对比度有正面影响。
蓝滤色器图形最好厚于4微米，更好是约6微米厚(例如在5微米和7微米范围内)。
本发明还基于这种认识，即作为滤色器图形厚度的函数，对比度的增益会改变，并显示出最佳值。在蓝滤色器图形的情况下，该最佳值在4微米以上的值处出现。根据本发明的显示器件具有有4微米以上最好是在5微米和7微米之间的厚度的蓝滤色器图形。
在具有红滤色器图形的显示器件的情况下，该红滤色器图形的厚度最好在0.25微米和1.5微米之间的范围内。在这一范围内实现对比度的增益。最好红滤色器图形的厚度在约0.25和约0.37微米之间的范围内，或者在约0.45和约0.60微米之间的范围内。对比度的增益在这些厚度下显示出最佳值。
在本发明的范围内术语“厚度”含义是在荧光体单元下面的滤色器的厚度平均值。
参照下面描述的实施例，本发明的这些和其它方案将更确和被说明。
在附图中
图1是显示管的剖面图；图2A是带有滤色器层的根据本发明的显示管的显示窗的剖面图；图2B是用于根据本发明的显示管的显示窗的示意图；图3A和3B分别是剖面图和平面图，在其中更详细和更逼真地示出了根据已知的方法制造的蓝滤色器层的厚度和厚度变化；图4A和4B分别是剖面图和平面图，在其中更详细和更逼真地示出了根据本发明方法制造的蓝滤色器层的厚度和厚度变化；图5A和5B示出线性和非线性抗蚀剂的工作；图6示出作为滤色器图形厚度的函数的对比度增益；图7示出图6的细部；图8A到8C示出对于红滤色器图形线性和非线性抗蚀剂的使用之间的不同。
各附图不是按比例绘制的。在附图中，相同参考标号通常代表相同部件。
彩色显示管1(图1)包括被成抽真空的外壳2，该外壳2包括显示窗3，锥体部分4和颈部5。所述颈部5装有用于产生三束电子束7、8和9的电子枪6。显示屏10位于显示窗的内表面上。所述显示屏10包括发红、绿和蓝光的荧光体单元的荧光体图形。在它们向显示屏10方向行进的路径上，电子束7、8和9被偏转单元11偏转，扫过显示屏10，并穿过设置在显示窗3前面的荫罩12，该荫罩12包括一个带孔的薄板。荫罩12借助悬挂装置14悬挂在显示窗中。三束电子束7、8和9以相对于彼此的小的角度穿过荫罩中的孔13，并从而使每束电子束只轰击在一种颜色的荧光体单元上。
图2A和2B示意地示出各层的位置和相对厚度。
图2A是根据本发明的彩色阴极射线管的显示窗的剖面图。图2B是图2A中所示的显示窗的示意图(在荧光体单元上)。显示窗的内表面设置有黑底21。滤色器层22在用于荧光体单元R(红)的孔23R上和除了用于荧光体单元B(蓝)和G(绿)的孔23B、23G以外的黑底2l上延伸。在孔23B中设置滤色器层区24B。滤色器层区24B在黑底上方凸出。在本例中，滤色器层24B的厚度t2在4微米以上，最好约为6微米。在孔23R、23G和23B上方分别设置荧光体25R、25G和25B，滤色器层在荧光体和基板之间延伸。
图3A和3B分别更详细地和更逼真地示出了蓝滤色器层的厚度和厚度变化的剖面图和平面图。在该图中所示的蓝滤色器层是利用线性抗蚀剂提供的。线性抗蚀剂的例子包括PVA/ADC(聚乙烯醇/重铬酸铵)系统和PVA/SBQ(聚乙烯醇/StilBazole Quartinized)系统。厚度t2约2.5微米。在图3B中，示意地示出了几条厚度线。孔23R和23G部分地包含蓝滤色器材料的薄层。但是蓝滤色器材料吸收绿光和红光。这是不希望的，因为它使光强和对比度降低，并引起色差。蓝滤色器材料位于不同颜色的荧光体单元的一部分的下面的风险随着滤色器层厚度的增加而增加。在本发明的范围内已认识到，对于已知的方法，这还意味着在实际中厚度t2被限制在约2.5微米。
图3A和3B还示出了蓝滤色器器的厚度t2在孔23B上方呈现出变化。这降低了对比度的增益。
图4A和4B分别更详细和更逼真地示出了蓝滤色器层的厚度和厚度变化的剖面图和平面图，该图中所示的蓝滤色器层是利用非线性抗蚀剂提供的。非线性抗蚀剂的例子包括PAD/DAB(聚(丙烯酰胺-双丙酮丙烯酰胺)二叠氮基二苯乙烯(DiAzidostilbenzene)双亚苄基丙酮，PVP(聚乙烯基吡咯烷酮)/寡叠氮化物(Oligoazide)(例如由Toyo Gosie Kogyo Co，Japan制造的AS-98)，PVP/DAB，PVP/PVA/DAB，PVP/DAS和PVP/PVA/DAS系统。对于滤色器层中的蓝颜料可以使用铝酸钴。由于抗蚀剂的非线性特性的结果，当观察横截面时，滤色器图形具有更成直角的形状，并且横跨孔23B的厚度变化更小。蓝滤色器材料粘附在孔23R和/或23G中的风险显著降低。结果，提高了对比度，并且可使用更厚的(即厚于4微米)的蓝滤色器层，该层最好具有约6微米的厚度。
图5A和5B示出线性抗蚀剂(图5A)和非线性抗蚀剂(图5B)的作用。在线性光致抗蚀剂的情况下，在每种强度下都出现交联。图5A和5B的上部示意地示出了光致抗蚀剂上入射光的强度，下部示出了将被显影的光致抗蚀剂的部分。光致抗蚀剂借助于所谓的交联而显影。图5A中交联度近似线性地依赖于光致抗蚀剂上入射的(UV)光的强度I。结果，在较低强度的地方，在强度峰值之间也出现某种程度的交联。因此，滤色器层的厚度变化。当使用非线性抗蚀剂(图5B)时，交联更强地依赖于强度，即达到这样的程度，以至在低于某一强度It时几乎不发生交联，而在所述强度以上时发生基本上完全的交联。在非线性抗蚀剂的情况下，存在两种反应，即第一反应和第二反应，在第一反应中，由于入射光的结果，形成能够交联的成分，而一般由于与氧反应的结果，第二反应能够阻碍所述成分的交联。在低强度下，事实是没有交联。在高于一个阈值的光强度下，形成如此大量的所述成分，以至存在的氧不能阻碍交联。有效的交联和不交联之间的过渡被限定得相当好。结果，光致抗蚀剂的显影部分的边缘非常精确地限定，而且厚度变化较小。
图6示出作为滤色器图形的厚度的函数的对比度增益。
图6示出作为蓝滤色器图形的厚度t2(线61)和红滤色器图形(线62)的厚度的函数的对比度增益(以％示出)(LCP)。在本例中，蓝滤色器图形包括钴蓝，红滤色器图形包括赤铁矿。两条线都显示出最大值，即对于线61在约6微米处，而对于线62在约0.6微米处。为了最大限度地利用滤色器层所提供的优点，蓝滤色器图形的厚度最好超过4微米(例如在5微米和7微米之间)。红滤色器图形的厚度最好在0.25和1.5微米之间。
图7示出图6的细部，其中对比度的增益(LCP)被作为层厚在1微米以下的层厚度(t2)的函数示出。红滤色器图形的厚度最好在约0.25和约0.37微米之间或者约0.47和约0.60微米之间的范围。在这些厚度下，对比度的增益显示出最佳值，这可能是干涉现象的结果。
除最大值以外，曲线还表明滤色器层厚度的不同会引起对比度增益的不同。这种不同一般是不希望有的，因为它们可能引起色差和色点偏移。因此，对于滤色器图形的每种厚度和颜色，以及对于红色和蓝滤色器图形来说，非线性光致抗蚀剂的使用都提供了优点。除上述优点以外，将非线性抗蚀剂用于红滤色器图形具有这样的优点，即由于通常滤色器层中红颜料对UV光有非常高的吸收，已知的线性抗蚀剂只能用于制造厚度为0.10到0.15微米数量级的层。由于所述的高吸收，在光致抗蚀剂的厚度上强度降低非常快。因此如果层厚度太大，在光致抗蚀剂层的较低部分所发生的交联的程度会如此小，以至该较低部分实际上没有被照射。此外，在显示器件具有黑底的情况下，在黑底的孔的边缘处光强如此小，以至发生的交联不够充分，从而使滤色器条或岛的边缘变成是间断的。这种“间断的边缘”可能变成是分离的，而分离的部分可能造成阴极射线管不合格。通过使用非线性抗蚀剂，部分地或者全部地解决了这些问题。对于红滤色器器，最好使用包括PAD(聚丙烯酰胺-双丙酮丙烯酰胺)的非线性抗蚀剂，该PAD具有高的分子量(在106g/mol以上)，丙烯酰胺/双丙酮丙烯酰胺之比最好在1.5以上。
图8A到8C对于PVA/SBQ线性抗蚀剂(图8A)、PVA/ADC线性抗蚀剂(图8B)和PAD/DAB非线性抗蚀剂示出红滤色器图形(在该例中为条状图形的形式)。图8A和8B清楚地表明在线性抗蚀剂的情况下滤色器条的边缘是参差不齐的，而图8C所示的边缘被精确地限定。对于蓝滤色器图形，通过使用PVP/PVA/DAB混合物获得了非常好的图形，该混合物的重量比(按固态物质计)大致如下PVP/PVA＝5-8PVP/DAB＝6-12蓝颜料(例如铝酸钴)/PVB＝4-9。
可以将本发明总结如下一种显示器件，包括在荧光体图形和显示窗之间的滤色器图形。对于蓝色，该滤色器图形的厚度(t2)大于2.5微米，最好5-7微米，和/或对于红色，所述厚度是0.25-1.5微米。红色和/或蓝滤色器图形通过非线性光致抗蚀剂来提供。这使得能够实现提高的对比度(LCP)。
显然本发明并不局限于上述例子。例如，在图1中示出了传统类型的彩色阴极射线管。在本发明的范围内，术语“彩色显示器件”应被广义地解释为在基板上包括发出三种颜色光的荧光体的图形的任何显示器件。各种类型的平板显示器件如等离子体显示器是彩色显示器件。
权利要求
1.一种制造显示器件的方法，该显示器件包括显示窗，荧光体图形和在所述显示窗和所述荧光体图形之间的滤色器图形，利用光照工艺提供该滤色器图形，其特征在于，利用负石印工艺提供滤色器图形，在该负石印工艺中使用非线性光致抗蚀剂。
2.如权利要求1的方法，其特征在于，提供蓝滤色器图形。
3.如权利要求1的方法，其特征在于，蓝滤色器图形的厚度在2.5微米以上。
4.如权利要求1的方法，其特征在于，提供红滤色器图形。
5.如权利要求4的方法，其特征在于，红滤色器图形的厚度在0.25微米以上。
6.一种显示器件，包括显示窗，荧光体图形和位于所述显示窗和所述荧光体图形之间的滤色器图形，其特征在于，滤色器图形包括厚度在4微米以上的蓝滤色器图形。
7.如权利要求6的显示器件，其特征在于，蓝滤色器图形的厚度在5微米和7微米之间的范围内。
8.一种显示器件，包括显示窗，荧光体图形和位于所述显示窗和所述荧光体图形之间的滤色器图形，其特征在于，滤色器图形包括厚度在约0.25微米和1.5微米之间范围内的蓝滤色器图形。
9.如权利要求8的显示器件，其特征在于，红滤色器图形的厚度在约0.25微米和约0.37微米之间的范围内或约0.47微米和约0.60微米之间的范围内。
全文摘要
显示器件,包括在荧光体图形和显示窗之间的滤色器图形。对于蓝色,该滤色器图形的厚度(t
文档编号G09F9/00GK1254439SQ98804661
公开日2000年5月24日 申请日期1998年12月14日 优先权日1997年12月29日
发明者A·R·范多恩, G·P·范梅利斯 申请人:皇家菲利浦电子有限公司