专利名称：彩色滤光片及其制造方法
技术领域：
本发明实施例涉及液晶显示器制造技术，特别涉及一种彩色滤光片及其制造方法。
背景技术：
薄膜晶体管液晶显示器(Thinfilm Transistor-Liquid Crystal Display, TFT-LCD)的工作原理是利用电场控制液晶分子的状态，从而控制背光源产生的光线通过液 晶分子，进而透过彩色滤光片中的各彩色色阻，在显示屏上显示彩色图案。彩色滤光片是 TFT-IXD的基本元件之一，由红、绿和蓝三种颜色的像素组成，这三种像素以图案或阵列的 方式排列在基板上，用以达到彩色的视觉观感。现有技术的彩色滤光片的制造方法主要包 括采用涂胶、曝光、显影的方法，依次在基板上形成黑矩阵和彩色色阻；也有通过染色法、 颜料分散法和电着法在基板上形成彩色滤光片的方法。在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题在上述彩色滤光片的制造过程中，需要在基板上反复进行涂胶、曝光、显影的制 程，其制程较为繁琐，效率低，且使得成本大大增加；此外，由于蚀刻方法精度较低，有可能 造成制得的彩色滤光片中的彩色色阻边界不清晰，影响TFT-LCD的显示效果。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种彩色滤光片及其制造方法，用以解决现有技术 中彩色滤光片制造效率低、成本高的问题，提高彩色滤光片的制造效率，降低成本，且提高 制得的彩色滤光片的彩色色阻边界清晰度，改善显示质量。本发明实施例提供一种彩色滤光片的制造方法，包括将黑矩阵弹性印章上的黑矩阵微浮凸图案压设在基板上，所述黑矩阵微浮凸图案 上的黑色溶胶转印到基板上形成黑矩阵；将彩色色阻弹性印章上的彩色色阻微浮凸图案压设在形成有所述黑矩阵的基板 上，所述彩色色阻微浮凸图案上的彩色溶胶转印到基板上形成彩色色阻。在此基础上，其中的黑矩阵弹性印章的制作方法可以为，将硅片的表面去除杂质 并平滑化处理；采用电子束或光刻工艺在所述硅片的表面刻蚀形成凹槽图案，所述凹槽图 案与黑矩阵图案一致；将液态二甲基硅氧烷浇注在所述凹槽图案中，固化为聚二甲基硅氧 烷，形成黑矩阵微浮凸图案，完成黑矩阵弹性印章的制作。进一步的，其中的黑色溶胶或彩色溶胶的制作方法可以为，向树脂低聚物中加入 溶剂和添加剂形成树脂溶胶；向所述树脂溶胶中加入相应颜色的颜料形成溶胶；所述溶胶 中的各组分的比例关系可以为树脂低聚物为20% 50% ；溶剂为25% 50% ；添加剂为
10% ；颜料为 35%。其中，当所述颜料为黑色颜料时，制得的所述溶胶为黑色 溶胶；当所述颜料为彩色颜料时，制得的所述溶胶为彩色溶胶，所述彩色包括红色、蓝色和 绿色。
进一步的，将黑色溶胶转印到基板上的方法可以为，将沾覆有黑色溶胶的所述黑 矩阵微浮凸图案以0.2X IO5 1.0X IO5帕斯卡的压强压设在基板上，压设的持续时间可以 为10 20秒；在50°C 100°C的温度条件下，所述黑色溶胶转印到所述基板上，形成黑矩 阵。在彩色色阻的制作过程中，三种彩色色阻可以一次性制作，例如，可以制作同时包 括三种彩色色阻的彩色色阻弹性印章，以及，同时包括三种彩色色阻的彩色色阻溶胶。将所 述彩色色阻弹性印章的彩色色阻微浮凸图案同时沾覆上三种彩色色阻溶胶，所述彩色色阻 溶胶包括红色溶胶、蓝色溶胶和绿色溶胶。所述彩色色阻的厚度可以为100 2500nm。所 述基板可以为碱玻璃基板，或者聚酯类高分子薄膜。本发明实施例还提供了 一种采用上述方法制造的彩色滤光片，包括黑矩阵和彩色 色阻。本发明实施例的彩色滤光片及其制造方法，通过利用黑矩阵弹性印章和彩色色阻 弹性印章在基板上分别形成黑矩阵和彩色色阻，替代了现有技术中的涂胶、曝光、显影等工 艺，解决了现有技术中彩色滤光片制造效率低、成本高的问题，简化了工艺步骤，降低了成 本；同时得到的彩色滤光片中的彩色色阻图案边界清晰，提高了精度。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发 明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根 据这些附图获得其他的附图。图1为本发明彩色滤光片的制造方法实施例的流程示意图；图2为本发明彩色滤光片的制造方法实施例中制得的黑矩阵弹性印章的结构示 意图；图3为本发明彩色滤光片的制造方法中的黑矩阵弹性印章沾覆黑色溶胶的示意 图；图4为本发明彩色滤光片的制造方法中的黑矩阵形成过程示意图；图5为本发明彩色滤光片的制造方法中的黑矩阵形成状态示意图；
图6为图5的A-A向剖视图；图7为本发明彩色滤光片的制造方法中的彩色色阻弹性印章形成状态示意图；图8为本发明彩色滤光片的制造方法中的彩色色阻弹性印章沾覆彩色溶胶的示 意图；图9为本发明彩色滤光片的制造方法中的彩色色阻形成状态示意图；图10为本发明彩色滤光片的制造方法中的彩色色阻形成过程示意图。
具体实施例方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例 中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是 本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明实施例的主要技术方案为，采用微接触印刷方法进行黑矩阵和彩色色阻图 形的制作，该微接触印刷方法属于非光刻表面图案化技术，可加工制作微米至纳米级的图 形，质量高，成本低，适用于工业生产线工艺；使用其替代现有技术中的涂胶、曝光和显影等 工艺，使得工艺简单，成本低廉，且保证精度。具体可以为，将黑矩阵弹性印章的黑矩阵微浮 凸图案压设在基板上，所述黑矩阵微浮凸图案上的黑色溶胶转印到基板上形成黑矩阵；将 彩色色阻弹性印章的彩色色阻微浮凸图案压设在形成有所述黑矩阵的基板上，所述彩色色 阻微浮凸图案上的彩色溶胶转印到基板上形成彩色色阻。下面通过附图和具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的详细描述。图1为本发明彩色滤光片的制造方法实施例的流程示意图，图2 图10为本实施 例的方法中各步骤的具体图示说明。结合图1 图10所示，本实施例的彩色滤光片的制造 方法可以包括以下步骤步骤101、制作黑矩阵弹性印章。本步骤的制作黑矩阵弹性印章的步骤，具体可以为，首先，选用一大小合适的硅 片，将硅片的表面进行处理，去除杂质，并使硅片表面平滑。然后可以采用电子束或光刻工 艺刻蚀所述硅片的表面，形成与黑矩阵图案一致的规则的凹槽图案。最后，可以将液态二甲 基硅氧烷浇注在硅片表面形成的凹槽图案中，在65°C 150°C下固化为聚二甲基硅氧烷而 成型，成为黑矩阵微浮凸图案。利用上述工艺形成的微浮凸图案的精度较高，由此所制作的 黑矩阵图案非常精确和规则，图案精度较高，膜层厚度均一，利于使得后续制作的彩色色阻 边界清晰，精度较高。如图2所示，图2为本发明彩色滤光片的制造方法实施例中制得的黑 矩阵弹性印章的结构示意图。该黑矩阵弹性印章上具有黑矩阵微浮凸图案21，该黑矩阵微 浮凸图案21即与黑矩阵图案相一致。步骤102、制作黑色溶胶。该步骤具体可以为以树脂低聚物为基质，例如丙烯酸或聚乙烯醇类，向其中加入 溶剂和添加剂制作成树脂溶胶；添加剂的作用是在热作用或光作用下使溶胶固化。然后向 树脂溶胶中加入相应颜色的颜料形成相应的溶胶。本步骤中，制作黑色溶胶时，溶胶中各 组分的比例关系可以为树脂低聚物为20% 50% ；溶剂为25% 50% ；添加剂为 10% ；黑色颜料为 35%。经过上述步骤即可制得黑色溶胶。其中，在该溶胶的制作过程中，一方面，考虑了前述的微浮凸图案材料的性质，即 制作弹性印章的微浮凸图案的材料为聚二甲基硅氧烷，该材料具有分子吸附作用，可以利 用分子吸附作用将颜料吸附上去，吸附形成的颜料膜层厚度可以较为均勻，表面平整，在转 印中可以保证形成的黑矩阵(在后续步骤中，可以为彩色色阻)的平整度和均勻性，保证显 示质量；另一方面，在溶剂中加入的添加剂可以利于在后续转印之后，方便地利用加热方法 或光作用的方法进行溶胶的固化，提高制作效率。步骤103、将黑矩阵弹性印章在黑色溶胶中沾覆上黑色溶胶。该步骤可参见图3，图3为本发明彩色滤光片的制造方法中的黑矩阵弹性印章沾 覆黑色溶胶的示意图。黑矩阵弹性印章31上具有与黑矩阵图案一致的黑矩阵微浮凸图案 32，可以使用外力将其在步骤102中制得的黑色溶胶33中接触一段时间。由于黑矩阵微浮 凸图案32的材料为聚二甲基硅氧烷，其可以利用分子间作用力将黑色溶胶33沾覆上来，即
5由于分子间的作用，黑矩阵弹性印章31上的黑矩阵微浮凸图案32上会沾覆有一定量的黑 色溶胶33。且如前所述，分子吸附方法形成的颜料膜层厚度可以较为均勻，表面平整，在转 印中可以保证形成的黑矩阵的平整度和均勻性，保证显示质量。步骤104、利用微接触印刷技术将黑矩阵弹性印章上的黑矩阵微浮凸图案压设在 基板上，在基板上形成黑矩阵。该步骤可参见图4，图4为本发明彩色滤光片的制造方法中的黑矩阵形成过程示 意图。具体实施中，可以将沾覆有黑色溶胶的黑矩阵微浮凸图案32以0.2X IO5 1.0X IO5 帕斯卡的压强压设在基板34上，该基板34可以是碱玻璃基板，也可以是聚酯类高分子薄 膜。压设的持续时间可以为10 20秒；在50°C 100°C的温度条件下，黑矩阵微浮凸图案 32上的黑色溶胶会转印到基板34上。该方法中，由于采用了适当的压设压强、压设时间和 温度，转印到基板34上的黑色溶胶可以保证厚度适当且均勻，表面平整，显示效果较好。最后形成的黑矩阵状态可以参见图5和图6，图5为本发明彩色滤光片的制造方法 中的黑矩阵形成状态示意图，图6为图5的A-A向剖视图。在基板34上形成有黑矩阵图案 35，该黑矩阵图案35限定了红色像素区36、蓝色像素区37和绿色像素区38，该三个像素区 对应于图5中的空白像素区域。黑矩阵图案35的作用即是将三种像素颜色分割，使三种颜 色边界清晰。且利用该微接触印刷技术形成的黑矩阵图案35精度更高，可以使得三种像素 颜色分割的边界更加清晰，有利于提高显示效果。其中，上述具体像素形状和位置设置可以 根据实际需求随意变更。步骤105、制作彩色色阻弹性印章。该步骤中彩色色阻弹性印章的制作，与步骤101中的黑矩阵弹性印章的制作方法 相同。区别仅在于，采用电子束或光刻工艺在硅片表面形成的凹槽图案的图形与彩色滤光 片上的彩色色阻的图形一致，将液态二甲基硅氧烷浇注在凹槽图案中并固化成为聚二甲基 硅氧烷后，形成的是彩色色阻微浮凸图案。参见图7，图7为本发明彩色滤光片的制造方法中的彩色色阻弹性印章形成状态 示意图。硅片41上形成有彩色色阻微浮凸图案，该彩色色阻微浮凸图案可以包括红色色阻 微浮凸图案42、蓝色色阻微浮凸图案43和绿色色阻微浮凸图案44。各颜色的微浮凸图案 与图5中的黑矩阵图案限定的各彩色像素区相对应的形状一致，以在后续步骤中，在上述 各彩色像素区内填充上相应的彩色溶胶。具体的像素区形状和位置设置可以根据实际需求 随意变更。步骤106、制作彩色溶胶。该彩色溶胶可以预先制得。其制备的方法与步骤102中的黑色溶胶的制作方法相 同，区别仅在于，在树脂溶胶中加入的颜料分别为红色颜料、蓝色颜料和绿色颜料，在最终 制得的彩色溶胶盒中同时包括了红色溶胶、蓝色溶胶和绿色溶胶。步骤107、将彩色色阻弹性印章在彩色溶胶中沾覆上彩色溶胶。图8为本发明彩色滤光片的制造方法中的彩色色阻弹性印章沾覆彩色溶胶的示 意图。参见图8，可以使用外力将彩色色阻弹性印章在具有三种颜色溶胶的彩色溶胶盒45 中接触一段时间，该彩色溶胶盒45中可以包含红色溶胶46、蓝色溶胶47、绿色溶胶48，其具 体的设置位置可以根据彩色像素的设置而定。由于分子间的作用，彩色色阻弹性印章49上 会同时沾覆有一定量的三种彩色溶胶；如图8所示，红色色阻微浮凸图案42上沾覆红色溶胶46，蓝色色阻微浮凸图案43上沾覆蓝色溶胶47，绿色色阻微浮凸图案44上沾覆绿色溶 胶48。步骤108、利用微接触印刷技术将彩色色阻弹性印章上的彩色色阻微浮凸图案压 设在基板上，在基板上形成彩色色阻。图9为本发明彩色滤光片的制造方法中的彩色色阻形成状态示意图，图10为本发 明彩色滤光片的制造方法中的彩色色阻形成过程示意图。图10为图9的B-B向剖视图。 如图9和图10所示，在形成有黑矩阵图案35的基板34上，将沾覆有彩色色溶胶的彩色色 阻弹性印章49上的各彩色色阻微浮凸图案，以0. 2 X IO5 1. OX IO5帕斯卡的压强压设在 基板34上，压设的持续时间可以为10 20秒；在50°C 100°C的温度条件下，彩色色阻 弹性印章49上的彩色溶胶会转印到基板34上，然后在热或者光的作用下将黑色溶胶和彩 色溶胶固化，形成红色色阻50、蓝色色阻51及绿色色阻52 (各色阻层的厚度可以为100 2500nm)，最终完成彩色滤光片的制造过程。本发明实施例的彩色滤光片的制造方法，通过利用黑矩阵弹性印章和彩色色阻弹 性印章在基板上分别形成黑矩阵和彩色色阻，替代了现有技术中的涂胶、曝光、显影等工 艺，解决了现有技术中彩色滤光片制造效率低、成本高的问题，简化了工艺步骤，降低了成 本；同时得到的彩色滤光片中的彩色色阻图案边界清晰，提高了精度。本发明实施例还提供了一种彩色滤光片，该彩色滤光片包括黑矩阵和彩色色阻， 其中，所述黑矩阵和彩色色阻为采用上述实施例所述的彩色滤光片的制造方法所制得。最后应说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽 管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解其依然 可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替 换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精 神和范围。
权利要求
1.一种彩色滤光片的制造方法，其特征在于，包括将黑矩阵弹性印章上的黑矩阵微浮凸图案压设在基板上，所述黑矩阵微浮凸图案上的 黑色溶胶转印到基板上形成黑矩阵；将彩色色阻弹性印章上的彩色色阻微浮凸图案压设在形成有所述黑矩阵的基板上，所 述彩色色阻微浮凸图案上的彩色溶胶转印到基板上形成彩色色阻。
2.根据权利要求1所述的彩色滤光片的制造方法，其特征在于，还包括 将硅片的表面去除杂质并平滑化处理；采用电子束或光刻工艺在所述硅片的表面刻蚀形成凹槽图案，所述凹槽图案与黑矩阵图案一致；将液态二甲基硅氧烷浇注在所述凹槽图案中，固化为聚二甲基硅氧烷，形成黑矩阵微 浮凸图案，完成黑矩阵弹性印章的制作。
3.根据权利要求1所述的彩色滤光片的制造方法，其特征在于，还包括向树脂低聚物中加入溶剂和添加剂形成树脂溶胶；向所述树脂溶胶中加入相应颜色的 颜料形成溶胶；所述溶胶中的各组分的比例关系为 树脂低聚物为20% 50% ； 溶剂为25% 50% ； 添加剂为 10% ；颜料为 35% ；其中，当所述颜料为黑色颜料时，制得的所述溶胶为黑色溶胶；当 所述颜料为彩色颜料时，制得的所述溶胶为彩色溶胶，所述彩色包括红色、蓝色和绿色。
4.根据权利要求1所述的彩色滤光片的制造方法，其特征在于，还包括将沾覆有黑色溶胶的所述黑矩阵微浮凸图案以0. 2 X IO5 1. OX IO5帕斯卡的压强压 设在基板上，压设的持续时间可以为10 20秒；在50°C 100°C的温度条件下，所述黑色 溶胶转印到所述基板上，形成黑矩阵。
5.根据权利要求1 4任一所述的彩色滤光片的制造方法，其特征在于，还包括 将硅片的表面去除杂质并平滑化处理；采用电子束或光刻工艺在所述硅片的表面刻蚀形成凹槽图案，所述凹槽图案与彩色色 阻图案一致，所述彩色色阻包括红色色阻、蓝色色阻和绿色色阻；将液态二甲基硅氧烷浇注在所述凹槽图案中，固化为聚二甲基硅氧烷形成彩色色阻微 浮凸图案，完成彩色色阻弹性印章的制作。
6.根据权利要求5所述的彩色滤光片的制造方法，其特征在于，还包括将所述彩色色阻弹性印章的彩色色阻微浮凸图案同时沾覆上三种彩色色阻溶胶，所述 彩色色阻溶胶包括红色溶胶、蓝色溶胶和绿色溶胶。
7.根据权利要求5所述的彩色滤光片的制造方法，其特征在于，所述彩色色阻的厚度 为 IOOnm ^OOnm。
8.根据权利要求1所述的彩色滤光片的制造方法，其特征在于，所述基板为碱玻璃基 板，或者聚酯类高分子薄膜。
9.一种采用权利要求1 8任一所述的彩色滤光片的制造方法制得的彩色滤光片，其 特征在于，包括黑矩阵和彩色色阻。
全文摘要
本发明提供一种彩色滤光片及其制造方法。其中，彩色滤光片的制造方法，包括将黑矩阵弹性印章上的黑矩阵微浮凸图案压设在基板上，所述黑矩阵微浮凸图案上的黑色溶胶转印到基板上形成黑矩阵；将彩色色阻弹性印章上的彩色色阻微浮凸图案压设在形成有所述黑矩阵的基板上，所述彩色色阻微浮凸图案上的彩色溶胶转印到基板上形成彩色色阻。本发明实施例的彩色滤光片及其制造方法，通过利用黑矩阵弹性印章和彩色色阻弹性印章在基板上分别形成黑矩阵和彩色色阻，替代现有技术中的涂胶、曝光、显影等工艺，解决了现有技术中彩色滤光片制造效率低、成本高的问题，简化了工艺步骤，降低了成本；同时得到的彩色滤光片中的彩色色阻图案边界清晰，提高了精度。
文档编号G03F7/00GK102109759SQ200910243919
公开日2011年6月29日 申请日期2009年12月25日 优先权日2009年12月25日
发明者张智钦, 杨玉清 申请人:京东方科技集团股份有限公司, 成都京东方光电科技有限公司