[发明专利]滤色片及其印刷方法

说明书

发明领域

本发明涉及一种液晶显示板的滤色片，尤其涉及一种有源矩阵显示板和生产这种滤色片的方法。

背景技术

市场上出现小尺寸液晶显示器(LCD)已有二十多年了。近年来的进步在于开发笔记簿和台式计算机中使用的大尺寸和高分辨率的显示器。这种LCD板，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。

这类显示板可采取两种形式：无源矩阵液晶显示器和有源矩阵液晶显示器(AMLCD)。无源矩阵显示器在对面的玻璃板上使用成垂直条形阵列图案的透明电极。位于玻璃板之一内表面上的红、绿和蓝滤色片提供全色显示。无源矩阵显示比AMLCD容易制造，但其性能受到很大限制。

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(红、绿和蓝)图案沉积在黑色矩阵勾出的空间内。例如，在笔记簿计算机的应用中，每个彩色单元的宽度一般为70至100微米，长度一般为200至300微米。通过在滤色片单元上沉积一层透明的导电层，完成前玻璃片基的制作。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，以形成液晶晶格(cell)。

理想地，在LCD显示器中，一般为铟锡氧化物(ITO)的透明导电层应尽可能的光滑，以确保通电连续。另外，玻璃片基或涂层厚度的任何变化都会在最后的显示中产生可见的缺陷。因此，使填入前后板缝隙中的液晶层在整个显示器范围内尽可能均匀也是很重要的。由于形成前板的玻璃片基本身是一个对边平行且相当平整的部件，所以厚度的变化通常是在沉积滤色片阵列的工艺过程中产生的。因此，由于一旦获得厚度均匀的滤色片/片基复合材料，沉积光滑ITO层的过程和前板与后板结合时获得均匀晶格空隙的过程就会相当顺利，所以希望沉积上表面光滑并且厚度尽可能均匀的滤色片图案。为此，由于照相平版印刷法能形成均匀的彩色阵列，所以目前在形成滤色片的印刷技术中，照相平版印刷技术是最佳的。但是，至今为止，包括照相平版印刷法的所有沉积方法本身还不能沉积足够光滑的彩色图案。因此，通常在彩色图案上加一层平面层，以减缓沉积过程引起的涂层光滑度或厚度均匀性的不足。透明平面层还用于防止离子在ITO和彩色图案层之间来回迁移。平面层也应该尽可能的光滑和平整。

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。另外，由于图案的厚度如果变化，发射光的强度也将变化，所以截面积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。

目前用于制作滤色片的一种方法是照相平版印刷法，该方法用分立的步骤沉积滤色片中的每一个彩色图案。如上所述，由于照相平版印刷法可以沉积人们希望的更加平整的矩形截面积，所以过去照相平版印刷法曾经是沉积滤色片的较佳方法，尤其在与诸如无水平印、凹印和活版印刷术等油墨印刷方法相比时。另一方面，由于表面张力的影响，印刷墨点一般具有顶部较圆或三角形的截面。另外，在一般印刷过程中，由于在滚筒(roll)至滚筒或滚筒至片基的转印期间，油墨会弄湿两个表面，所以所述转印期间油墨会在一定程度上粘裂。这会进一步会使墨点厚度不均匀，尤其对于粘着性较高的油墨。当由此产生的墨点沉积在片基上并固化时，其截面形状不均匀，从而产生一个用平面层也难以缓解的不均匀表面。另外，由于不同彩色图案间的对准是通过光学而非机械的方法来实现的，并且光学方法本质上较为精确，所以照相平版印刷方法显示出固有的高精度。鉴于所有这些原因，早期平板型显示器领域中的各工种工人都认为印刷方法对于制造LCD板的滤色片是劣等的。

例如，Ueyama等作者在SEMI-SEMICON/West 92国际平板型显示器会议专集B第41-59页，“液晶显示器的滤色片”一文中，阐明虽然印刷方法较便宜，但油墨印刷方法的精度不足以可靠地制作高质量的彩色滤色片部分。如同上文所提及的那样，该文也指出，主要由于印刷点的截面成圆形，所以与照相平版印刷法相比，其印刷方法在质量上处于劣等。