Forschungspreis 2005 von Ciba Spezialitätenchemie für neue Fotoinitiatoren-Technologie für LCDs

- Technologie steigert Geschwindigkeit und Effizienz der Herstellung von Flüssigkristallbildschirmen (LCDs)

Ein internationales Team erhielt heute den Forschungspreis 2005 von Ciba Spezialitätenchemie für bahnbrechende neue Fotoinitiatoren. Die neue Technologie bietet ausserordentliche Lichtempfindlichkeit und andere Eigenschaften, die für die UV-Härtung der schwarzen Matrix des Farbfilters und andere Anwendungen notwendig sind. Die neue Generation von Fotoinitiatoren steigert die Geschwindigkeit und Effizienz in der Herstellung und leistet damit einen wichtigen Beitrag zur Entwicklung von grossen LCD- Anwendungen wie PC-Monitoren und Fernseher.

Transkontinentale Zusammenarbeit des Gewinnerteams Professor Jean-Marie Pierre Lehn, Nobelpreisträger für Chemie und Mitglied des Verwaltungsrates von Ciba Spezialitätenchemie, überreichte den Preis an der diesjährigen Forschungskonferenz in Basel. Zum Gewinnerteam unter der Leitung von Hisatoshi Kura gehören ausserdem Kazuhiko Kunimoto, Junichi Tanabe, Hidetaka Oka, Akira Matsumoto und Masaki Ohwa, alle in Amagasaki, Japan, sowie Jan Sueltemeyer und Kurt A. Müller, Schweiz. Das Team arbeitete kontinentübergreifend zusammen und nutzte manchmal die unterschiedlichen Zeitzonen, um möglichst schnell voranzukommen. Von der Grundidee bis zur Markteinführung der neuen Fotoinitiatoren dauerte es nur 14 Monate.

Das Gewinnerteam entwickelte neue Prinzipien für Fotoinitiatoren zur Herstellung von Flüssigkristallbildschirmen auf der Basis von Oxim-Ester-Chemie. Die neuen Fotoinitiatoren werden in fotolithographischen Prozessen eingesetzt, um die radikalische Fotopolymerisation von ungesättigten Verbindungen auszulösen, z.B. von mono- oder multifunktionalen Vinylmonomeren und/oder Präpolymeren. Zum Verdienst des Teams gehören insbesondere die sorgfältige Wahl und Charakterisierung der fotochemischen Mechanismen und eine geschickte Optimierung der Fotoinitiatoren, um die speziellen Anforderungen für LCD-Farbfilter wie hohe Lichtempfindlichkeit, hohe Lichtabsorption in ausgesuchten Wellenlängen und geringe Vergilbung bei fotochemischer und thermischer Härtung zu erfüllen.

Durchbruch in der UV-Härtung der schwarzen Matrix und der Farbpunkte mit hoher Lichtempfindlichkeit Die Farbfilter von LCDs bestehen aus transparenten Farbpunkten in den Grundfarben rot, grün und blau, umgeben von einer schwarzen Matrix zur Definition des schwarzen Hintergrundes des Flüssigkristallbildschirms. Hergestellt werden sie heute vorwiegend durch fotolithographische Techniken mit lichtempfindlichem Material, das Fotoinitiatoren enthält. UV-Licht wird durch eine Maske projiziert und lässt durch die Fotoinitiatoren den Farblack in spezifischen Mustern aus Farbpunkten beziehungsweise der sie umrahmenden Matrix aushärten, während das restliche Material nach jedem Härtungsschritt abgewaschen wird.

Der Pigmentanteil in Farbpunkten und Matrix wir mehr und mehr erhöht, um besonders für Fernseher die Farbgenauigkeit beziehungsweise die Lichtabdeckung zu erhöhen. Da die Pigmente selbst sehr viel Licht absorbieren, ist eine hohe Lichtempfindlichkeit des Fotoinitiators besonders wichtig für eine effiziente UV-Härtung. Damit die Farben beim fertigen Bildschirm nicht verfälscht sind, muss zudem die Vergilbung des Farbfilters verhindert werden. Mit der neuen Technologie kann die Lichtempfindlichkeit der verwendeten Farb- und Schwarzlacke im Vergleich zu gängigen Fotoinitiatoren vervielfacht werden. Dadurch wird die UV-Härtung viel schneller, braucht weniger Energie und minimiert die Vergilbung. Dies sind wichtige Voraussetzungen für die effiziente Herstellung von immer grösseren LCD-Bildschirmen in der verlangten Qualität.

Zwei Produkte bereits im Handel Ciba Spezialitätenchemie hat bereits zwei massgeschneiderte Fotoinitiatoren mit der preisgekrönten Technologie auf den Markt gebracht. Ciba IRGACURE OXE01 eignet sich insbesondere für Anwendungen, in denen eine hohe Lichtempfindlichkeit in Kombination mit geringer Verfärbung benötigt wird. Neben der Anwendung in Lacken für die Farbpunkte und die schwarze Matrix von Bildschirmen verwendet man das Produkt auch in lichtempfindlichen Polyimidformulierungen, für Abstandhalter (spacer) in Flüssigkristallbildschirmen, für Mikrolinsenmaterial, Schutzlacke und in dielektrischen sowie isolierenden Schichten. Das zweite lancierte Produkt, Ciba IRGACURE OXE02, zeichnet sich durch Schnelligkeit bei der Herstellung der schwarzen Matrix aus. Es handelt sich um den einzigen Fotoinitiator, der schwarze Lacke mit sehr hoher optischer Dichte zu härten vermag.

LCD – ein schnell wachsender Markt für Produkte von Ciba Spezialitätenchemie Platz und Energie sparend und mit hoher Auflösung gegenüber herkömmlichen Kathodenstrahlbildschirmen sind LCDs die führende Technologie für Flachbildschirme. LCDs werden für die verschiedensten Anwendungen eingesetzt, von Uhren über Personal Digital Assistants bis hin zu Flachbildschirmen für Computer und Fernseher. Überwogen bis vor ein paar Jahren noch kleine Displays, sind heute grosse Fernsehbildschirme der wichtigste Wachstumsmotor für LCDs. Der Anteil an LCD-Fernsehern hat sich im Verlauf des letzten Jahres auf 10 Prozent verdoppelt, und führende LCD-Hersteller erwarten bis zum Ende des Jahrzehnts einen Verfünffachung der Produktion auf 100 Millionen Einheiten pro Jahr.

Neben Fotoinitiatoren ist Ciba Spezialitätenchemie im Bereich LCD auch ein führender Anbieter von LCD-Pigmenten, welche die Bildschirme mit leuchtenden Farben und hoher Farbreproduzierbarkeit lebensechter machen. Ebenfalls im Angebot sind Lichtschutzmittel, die die Lebensdauer von Flachbildschirmkomponenten verlängern.

Ausserdem produziert Ciba Spezialitätenchemie für die Elektronikindustrie Pigmente und Lichtschutzmittel für organische Leuchtdioden (OLEDs), Funktionsfarbstoffe für optische Speichermedien sowie fotolatente Säuren und Basen für Mikroelektronik.

BASF Schweiz AG
Klybeckstrasse 141
4057 Basel

 BASF Schweiz AG (Firmenporträt)
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