Brevet FR2586488A1 — publié le 19870227

La présente invention concerne un procédé de fabrication de filtres colorés, ces filtres étant adaptés à tout dispositif nécessitant soit une prise de vue, soit une restitution d'images en couleur. Il est connu d'utiliser des filtres colorés, pour les afficheurs à cristaux liquides, du type comportant successivement, à partir de la source lumineuse, un polariseur, une matrice (plaque de verre), le cristal liquide, une contre-électrode (plaque de verre) et un polariseur. Compte-tenu de la taille du point image qui est de l'ordre de 250wm de côté par rapport à l'épaisseur des plaques de verre (couramment 1 mm), les filtres colorés doivent être placés à l'intérieur de la cellule pour éviter l'effet de parallaxe. Ces filtres peuvent être placés sur la matrice ou sur la contre-électrode. En outre, il faut bien entendu que les filtres colorés ne perturbent pas la mise en oeuvre et le fonctionnement des cristaux liquides. Il existe déjà des méthodes pour fabriquer des filtres colorés. Dans l'une de ces méthodes, on fait diffuser le colorant dans une gélatine transparente. Par masquage de la résine, on peut faire diffuser plusieurs couleurs successivement. Cette méthode, par diffusion de colorant, est cependant longue à mettre en oeuvre, car l'application de chaque couleur nécessite un cycle complet qui comprend le résinage, l'insolation, la révélation, la diffusion du colorant et l'élimination de la résine. Cette méthode longue et donc coûteuse, présente de plus des inconvénients qui sont notamment la possibilité d'interdiffusion des colorants et la qualité des colorants. Il est également connu de fabriquer des filtres colorés par évaporation sous vide de pigments. Selon cette méthode, après avoir défini le motif avec de la résine, on évapore sous vide une couche mince de pigments. On révèle alors par pelage (lift-off) dans un solvant de la résine. Par cette méthode, on retrouve les inconvénients d'une cycle long comportant le résinage, l'insolation, la révélation, l'évaporation sous vide et le pelage. La présente invention concerne un procédé permettant d'obtenir des filtres colorés de bonne qualité, avec une bonne définition, et d'une façon simple. Ainsi, la présente invention concerne un procédé de fabrication de filtres colorés, caractérisé en ce que l'on effectue les étapes suivantes a) on incorpore un pigment coloré dans une résine photo sensible b) on dépose une couche de la résine photosensible chargée en pigment sur au moins une partie d'un substrat c) on insole la couche de résine photosensible sur les parties qui doivent constituer le filtre ; d) après insolation, on révèle le filtre coloré. Ce procédé peut être réitéré avec une résine photosensible chargéed'un autre pigment coloré afin #ten###m filtre multicolore. La résine photosensible mise en oeuvre est de préférence une résine photosensible aux ultra-violets,et de préférence une résine positive, ce type de résine est largement connu et utilisé en microélectronique. Et c'est l'un des intérêts de ce procédé de pouvoir être mis en oeuvre avec du matériel et des produits utilisés en microélectronique. Comme pigments colorés, on peut utiliser des pigments quelconques pourvu qu'ils n'interfèrent pas avec le durcissement de la résine, par exemple des phtalocyanines, (vert et bleu), et des pérylènes ou diazoïques de synthèse (rouge). Ces pigments sont incorporés de préférence à raison de 10 à 20 % en poids dans la résine photosensible. Ainsi, on a réalisé des filtres avec du bleu de phtalocyanine incorporé à raison de 12,5 % en poids, du vert de phtalocyanine incorporé à raison de 14 % en poids, et du pérylène à raison de 14 % en poids. Pour incorporer le pigment dans le composé photosensible, le pigment doit être sous une forme finement broyée, par exemple avec une granulométrie inférieure à 0,5 ssm, et on mélange la résine au pigment par tout moyen pour la réalisation de suspension, par exemplepar broyage, notamment dans un broyeur à billes de verre. L'incorporation du pigment modifie la rhéologie - de la résine. La viscosité augmente légèrement et la thyxotropie devient importante. C'est pourquoi, il peut être avantageux de diluer la résine chargée en pigments colorés avec un diluant approprié, utilisé classiquement dans la dilution des résines photosensibles. La quantité de diluant pourra varier notamment suivant la nature de la résine. En général, les résines chargées seront diluées avec environ 30 90 en poids de diluant. Comme diluant des solutions colorées, on peut utiliser par exemple le diluant Microposit Thinner commer- cialisé par Shipley. La résine chargée en pigment est déposée sur le substrat en couche mince et uniforme au moyen par exemple d'une tournette, par spray, ou toute autre technique connue en microélectronique. Si cela est nécessaire il est possible d'effectuer un prétraitement du substrat pour faciliter l'adhérence de la couche par exemple en utilisant un promoteur d'adhérence. De façon générale, il conviendra pour chaque support, résine et pigment de déterminer la concentration en pigment, la dilution du composé photosensible et la vitesse de centrifugation quand on dépose à la tournette, afin d'obtenir un filtre présentant les qualités désirées. La couche de résine ainsi obtenue est insolée avec le rayonnement actif par exemple avec un rayonnement UV, cette insolation est de préférence effectuée au travers d'un masque afin de faire apparaître un motif correspondant au filtre coloré. Après insolation, le motif est révélé avec la technique de révélation adaptée à la résine. Après cette révélation, le durcissement est effectué définitivement, par exemple par chauffage. Pour obtenir une seconde couleur, il suffit de répéter ces opérations avec une résine photosensible chargée du pigment correspondant. Comme cela ressort de ce qui précède, il est facile d'intégrer la fabrication de ces filtres colorés dans une chaîne de fabrication d'écrans plats à transistors en couche mince ou de dispositifs à transfert de charge (charge couplinq device CCD). Le procédé selon l'invention permet donc d'obtenir de façon particulièrement simple les trois couleurs primaires dans les filtres colorés qui sont réalisés avec des techniques classiques en microélectronique. Les définitions obtenues sont inférieures à 5 Ilm. Pour une bonne qualité du filtre obtenu quand celui-ci est multicolore, il est préférable de mettre en oeuvre le procédé selon l'invention de façon à obtenir des épaisseurs finales identiques pour les différentes couleurs. De plus, les maxima de transition-doivent tenir compte de la courbe de sensibilité de l'oeil en fonction des longueurs d'onde Les substrats utilisés selon l'invention sont des substrats usuels en microélectronique et dans le domaine de la fabrication des écrans plats, des rétines pour caméra, etc. Ainsi, selon l'invention, on utilise avantageusesaent un substrat recouvert d'oxyde d'indium et d'étain (##indiuni Tin Oxide" Tao) . En outre, il peut être avantageux après le dépôt du filtre, de recouvrir les filtres colorés d'une couche de faible résistivité d'ITO, dont la transparence ne modifie pas le rendu des couleurs. Les filtres colorés selon l'invention peuvent être utilisés pour des afficheurs à cristal liquide. Dans ce cas, les polariseurs et la lampe d'éclairage de l'écran seront choisis également pour obtenir une trichromie satisfaisante. Ce type de filtres peut être utilisé également pour la fabrication d'écrans plats couleur, utiles pour la télévision, les terminaux dsordinateur, les tableaux de bord d'automobile par exemple, et en général tous les afficheurs à cristaux liquides. De plus, les caméras CCD sur silicium monocristallin ou les rétines vidéo en carbure de silicium, ou en silicium amorphe peuvent être complétées avec des filtres colorés selon l'invention. Chaque point image composé des trois points élémentaires rouge, vert et bleu permet la prise des couleurs avec une seule matrice. C'est pourquoi, la présente invention concerne également les supports de visualisation d'information, caractérisés en ce qu'ils comportent un substrat sur lequel est déposé un filtre coloré , par le procédé selon l'invention. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven tion apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après. IncorEoration des Piqments dans la resine photosensible Chaque pigment broyé avec une granulométrie et rouge est incorporé à la résine photosensible positive WAYCOAT HPR 204 de Hunt Chemicals, dans un broyeur à billes de verre, du type ATTRITOR, à température ambiante et pendant 30 minutes. Le bleu de phtalocyanine est incorporé à raison de 12,5 % en poids de la résine, le vert de phtalocyanine à raison de 14 % en poids, et le rouge à raison de 14 % en poids. Les trois résines colorées sont alors diluées avec 30 % en poids de diluant Microposit Thinner de Shipley. Depôt des composes photosensibles charges en Eigments sur le substrat . Sur un substrat recouvert d'ITO, on dépose par centrifugation à la tournette un promoteur d'adhérence Microposit Primer de Shipley, utilisé pur et déposé avec une vitesse de 3 000 tours par minute de la tournette, et pendant 30 secondes. On étend ensuite la solution bleuetelle qu'obtenue ci-dessus à une vitesse de 3 000 tours par minute et pendant 30 secondes. On sèche alors en étuve pendant 30 minutes à 1050 C. On insole à travers un masque pendant 20 secondes. On révèle alors pendant 50 secondes avec le révé licteur WAYCOAT DEVELOPER de HUNT. A ce stade, la résine est bien révélée mais la pellicule de colorant subsiste sur tout le substrat. On fait apparaître le motif en brossant légèrement la couche sous un courant d'eau désionisée. On cuit pendant 1 heure à 1900 C en étuve pour durcir le motif et le rendre non soluble dans la solution colorée suivante. Ce procédé est ensuite répété pour les deux autres résines colorées. On recouvre ensuite les filtres d'une couche d'ITO de faible résistivité. il apparaît donc que les moyens nécessaires à la mise en oeuvre de ce procédé sont ceux habituellement utilisés en microélectronique. Ce procédé de fabrication de filtres colorés peut donc facilement être intégré dans une chaîne de fabrication d'écrans plats à transistors en couche mince par exemple ou de CCD. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de filtres colorés, caractérisé en ce que l'on effectue les étapes suivantes a) on incorpore le pigment coloré dans une résine photosensible b) on dépose une couche de la résine photosensible chargée en pigment sur au moins une partie d'un substrat c) on insole la couche de résine photosensible sur les parties qui doivent constituer le filtre ; d) après insolation, on révèle le filtre coloré. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la résine photosensible est une résine photosensible positive. 3. Procédé selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le pigment est choisi parmi les phtalocyanines, le perylène ou les diazoïques de synthèse. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'à l'étape a), on incorpore le pigment au composé photosensible par broyage. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'on incorpore d'environ 10 à environ 20 % en poids de pigment dans le composé photosensible 6. Procédé selon 11 une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'à l'étape a), on dilue la résine pour abaisser la viscosité. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'à l'étape b) on dépose la résine photosensible au moyen d'une tournette. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'à l'étape b), la vitesse de rotation de la tournette est d'environ 3 000 tours par minute. 9. Procé- -é- selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le substrat est recouvert d'oxyde d'intium et d'étain. 10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'en outre, on dépose sur le filtre obtenu à tape d),une couche d'oxyde d'indium et-d'6tain. 11. Procédé selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'on effectue à la fin de l'étape d) la fixation de la résine par chauffage. 12. Support de visualisation d'information, caractérisé en ce qu'il comporte un substrat sur lequel est déposé un filtre coloré par le procédé selon l'une des revendications 1 à 11.