印刷滤色片的设备和方法技术

一种用于制作液晶显示板滤色片的方法和设备。在收集滚筒上形成转印层，并用压凹凸装置在转印层上形成与所需黑色矩阵图案对应的凸出图案。在凸出图案形成的边缘内适当的位置上形成多个彩色油墨图案，从而形成将成为滤色片的多彩图像。然后将多彩图像转印到片基上。最好在多彩油墨图案处于可变形状态时将其沉积在片基上，在沉积过程中将其整平，并且最好在向片基沉积期间进行干燥，以保持所印的元胞变形后更均匀的形状。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及液晶显示板的滤色片(color filter)，这类滤色片上的黑色矩阵图案及其制造方法。
技术介绍
液晶显示板(LCD)，尤其是彩色LCD板用于平型屏幕的电视机、投影电视系统和摄象录象机取景器等，预计将来还会有更多的应用。有源矩阵液晶显示器的制造包含若干步骤。第一步是制备前玻璃板，包括将滤色片单元沉积在诸如玻璃等合适的片基上。滤色片的沉积一般包括将黑色矩阵图案和三原色(一般为红色、绿色和蓝色，或者为黄色、绛红色和蓝绿色)的彩点或者彩色元胞图案(color cell pattern)沉积在黑色矩阵勾出的空间内。形成黑色矩阵的印刷线的宽度一般约为15-25微米，厚度约0.5-2微米。红、绿和蓝色元胞的宽度一般约为70-100微米数量级，长度为200-300微米。彩色元胞一般被印在厚度小于约10微米并且最好小于5微米的薄膜上，并且彩色元胞必须被均匀地加印并精确地对准定位在黑色矩阵形成的图案内。一般通过将平面层、透明导电层和聚氨酯对准层沉积在滤色片元件上来制成前面的玻璃片基。尽管也可以使用其他材料，但一般透明导电层为铟锡氧化物(ITO)。在第二步中，用一分立(后面)的玻璃板形成薄膜晶体管或二极管，以及金属互连线。每个晶体管对显示板中的单个彩色象素起通/断开关的作用。最后第三步是组合这两块板，包括将液晶材料注入两块板之间，以形成液晶屏板。制造滤色片的最重要的步骤之一是，制备黑色矩阵图案。黑色矩阵边缘的清晰度是极其重要的。与着色的油墨元胞不同，当检查成品时，可以分辨出因印刷流动等因素而使黑色矩阵边缘产生的各种变化。另一方面，一般由黑色矩阵图案将彩色象素的边缘遮藏起来。因此，黑色矩阵在一定程度上掩盖了彩色象素边缘的变化能力，但没有东西能够掩盖黑色矩阵的变化能力。另外，由于黑色矩阵图案必须与位于另一玻璃板上的构成薄膜晶体管的诸晶体管对准，所以与彩点图案相比，黑色矩阵图案对对准定位的要求要严格得多。另一方面，由于构成黑色矩阵图案的网格将构成彩色象素的各个彩点间的过渡区遮藏起来，所以黑色矩阵图案的宽度为对准定位彩色象素提供了余地。典型的黑色矩阵图案设计由细长的黑线网格组成，它们相互交错，形成矩形空间，彩色元胞象素油墨将位于这些空间内。这种网格矩阵还包括更小的黑色矩阵，它们沿网格元胞的边缘，位置与液晶显示器中位于对面玻璃板上的薄膜晶体管(TFT)对应。由于对准定位的要求高，所以最好如此形成黑色矩阵，即当俯视滤色片时，就具有典型矩形子象素网格图案的黑色矩阵，在黑色矩阵上只能看见清晰明确的边缘。构成这种黑色矩阵图案的网格的截面形状也应该是边缘呈方形的矩形。这种黑色矩阵图案中网格的转角和交点应该是垂直的，从而当俯视滤色片时，只能看到方形的边缘。不幸的是，当用某些印刷技术成功地印出构成彩色象素的彩色墨点时，想要获得更细(从而分辨率更高)的黑色矩阵线动力已使传统印刷技术的分辨能力达到了极限。由于达到了该分辨率极限，所以很难用印刷技术保持清晰。使用这种油墨印刷技术的最大问题是，由于油墨的张力，油墨截面形状会呈现圆形，并且边缘变得不规则。由此，一般用照相平版印刷术来制备黑色矩阵图案，即使用印刷技术制作滤色片图案的剩余部分。照相平版印刷法包括许多产生步骤，比印刷方法要复杂得多。另外，照相平版印刷法一般要比油墨印刷技术昂贵得多。滤色片形成中的另一个重要步骤是形成滤色片的红、绿和蓝色彩点(也称彩色元胞)。最好应将这些彩色元胞沉积，使它们的厚度尽可能地光滑和均匀。早先用来印刷滤色片图案的方法不能制造足够光滑的彩色图案。这主要是由于现有的油墨沉积方法会产生圆形或三角形截面的油墨元胞。因此，通常在彩色图案上施加一层平面层，以减缓沉积过程引起的涂层光滑度或厚度均匀性的不足。透明平面层也起到保护作用，可防止离子在ITO层和彩色图案层之间来回迁移。平面层应该沉积得尽可能地光滑和平整。为了便于沉积平整的平面层，希望彩色图案光滑、平整，并且基本平行于玻璃片基的下表面。由于图案的厚度如果变化，发射光的强度也将变化，所以厚度均匀的彩色图案才有希望获得最佳的显示对比度和彩色性能。希望提供质量高且厚度均匀的黑色矩阵图案以及油墨滤色片阵列，它们的分辨率和对准定位有所提高，并且比现有滤色片阵列容易制作且成本低。还希望用比现用过程步骤较少的过程达到这些质量。
技术实现思路
本专利技术涉及用于制作液晶形式设备中滤色片的方法。在诸如收集滚筒或收集板等收集装置上提供一转印层。然后在转印层上形成最好与所需黑色矩阵图案对应的凸出图案。然后将红、绿和蓝色各个元胞沉积在转印层上由凸出图案所形成的凹陷处，以形成滤色片图案。在转印层上形成彩色图案后，将转印层和滤色片图案的组合体整个转印至片基上，致使滤色片图案与玻璃片基接触。由此，转印层位于上面，并起到平面层和/或保护层的作用。在印刷操作期间和之后，转印层上的凸出图案帮助彩色元胞保持隔离。最好以凸出黑色矩阵图案的形式提供转印层上的凸出图案。这种凸出黑色矩阵图案不仅能帮助彩色油墨元胞保持隔离，而且能提供清晰度高的黑色矩阵图案。凸出黑色矩阵图案意味着当转印层位于收集装置表面上时，黑色矩阵图案的上表面在转印层上表面的上方。黑色矩阵的厚度宜约为1-10微米，厚度约为2-6微米则更好，并且超出转印层剩余部分的厚度最好约为3-4微米。在本专利技术的一个实施例中，在接受过程滤色片每个象素的彩色元胞之前，使转印层与具有凹型图案的滚筒接触，其中凹型图案与所需的黑色矩阵图案对应。这导致在转印层上形成与所需黑色矩阵图案对应的凸出图案。如果需要，可将黑色矩阵油墨加到凸出图案的顶部，以形成凸出的黑色矩阵图案。另一种方法是，将黑色矩阵图案加至液晶显示板内另一个位置上。例如，可将黑色矩阵图案加在载有薄膜晶体管的玻璃片基上，或者在薄膜晶体管之上或者在薄膜晶体管之下。在这些应用中，最好将黑色矩阵图案沉积在ITO层的顶部。在这些实施例中，凸出图案所起的作用主要是，隔离红、绿和蓝色元胞，并便于彩色元胞与黑色矩阵图案对准定位。在形成凸出的黑色矩阵图案的较佳实施例中，在凹版图像表面的凹陷处形成黑色矩阵油墨图案，就象具有与所需黑色矩阵图案相对应的凹型图案的图像印制滚筒或印版所提供的一样。在向转印层沉积之前或期间，最好使黑色矩阵油墨干燥或者至少部分干燥，以便精确复印凹版凹入图案的形状。一般，凹版印版中的油墨具有负的弯月形面，凹陷的凹版图案的油墨表面向下弯曲，低于印版的表面。因此，当转印层在接触黑色矩阵油墨时，最好为流体，从而它能接触和粘住黑色矩阵油墨。当流体的转印层与黑色矩阵油墨接触时，使转印层干燥，从而使油墨脱离凹版印版图案的凹陷处。用油墨印刷方法将红、绿和蓝色元胞沉积在凸出图案(最好是凸出的黑色矩阵图案)所形成的凹陷处。然后，当构成彩色元胞的油墨仍可变形时，将转印层、彩色油墨元胞和可选的黑色矩阵图案所构成的组合体转印到玻璃片基上。用这种方法，将柔软的可变形的彩色油墨元胞挤压在转印层和玻璃之间。由于在向片基沉积期间彩色元胞油墨是可塑变形的，因此在向片基沉积期间，红、绿和蓝色油墨元胞被挤压，从而将油墨元胞不均匀的截面整平。这使得彩色油墨元胞比用现有方法可能获得的元胞更光滑，厚度更均匀，并且具有更光滑更平整的顶面。因此，转印层能帮助彩色油墨变形。由于在向片基沉积之后，转印本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制作滤色片的方法，其特征在于，它包括：提供一转印层；在所述转印层上形成一凸面图案和一凹面图案；将多个彩色油墨图案沉积在所述转印层上，其中所述油墨图案位于所述凹面图案内，从而形成滤色片图案／转印层组合体；并且将所述组合体转 印到片基上，从而使油墨图案与片基接触。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯利奥埃文思，罗纳德埃德加约翰逊，坎达丝乔奎因，让皮埃尔特芒，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]