一种基于3d打印的滤色膜制备方法
【专利摘要】本发明的目的在于提供一种利用3D打印技术形成滤色膜的制备方法，该方法能确保滤色膜缺陷少、精度高且制备工艺简单。用于解决上述技术问题的制备方法包括如下工艺：用于实现上述技术问题的制备方法包括如下工艺：首先，采用紫外曝光、熔融或者激光烧结的3D打印形式打印黑矩阵；然后，采用紫外曝光的3D打印形式打印三基色着色层，最后，采用紫外曝光、熔融或者激光烧结的3D打印形式一次打印保护层和透明导电电极。
【专利说明】 一种基于30打印的滤色膜制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于30打印的滤色膜制备方法，应用于滤色膜制备。
【背景技术】
[0002]滤色膜是液晶显示器实现彩色显示的核心组件，它在决定显示器面板色特性的同时，其质量的优劣也影响显示器的对比度、亮度及表面反射。其结构主要包括:玻璃基板、黑矩阵、三基色着色层、保护层和110透明导电电极。目前，制备彩色滤光膜的技术工艺已经相当成熟，但是由于彩色滤光膜的制备成本占到整个面板总成本的20%-30%，且当前的制备工艺存在很多缺点。
[0003]黑矩阵的主要作用是对入射光进行遮蔽，从而提高对比度和色纯度，因此要求黑矩阵具有高遮光性、低反射率、低厚度及高精密化。目前用作黑矩阵的材料主要为金属铬、金属铬/氧化铬二层铬膜及树脂炭黑。其中，金属铬的膜厚可以控制在0.1皿左右，但是由于其反射率高达50%以上，因此并不是理想的黑矩阵材料。而金属铬/氧化铬二层铬膜被认为是理想的低反射率膜，主要是因为其反射率在5%左右且膜厚可控制在0.15臟左右，但是两层膜的制备使其工艺流程变复杂。树脂炭黑的反射率一般在0.5%以下，但是其膜厚却在1皿左右。另外，目前制备树脂炭黑通常采用湿法光刻技术，该工艺对污染环境、步骤繁琐，限制了量产效率的提高。
[0004]三基色着色层的制备是滤色膜制备过程中的关键技术。目前常用的制备方法包括颜料分散法、染色法、印刷法、电沉积法及喷涂法等，其中颜料分散法是主流工艺。颜料分散法和染色法都需采用光刻技术，因此技术复杂且成本较高；而印刷法和电沉积法制备得到的滤色膜的平整度较差，需用平面挤压或抛光处理使其平整度得到改善；喷涂法制备的滤色膜较难达到平整度高及像素形状均一的要求。
[0005]保护层的作用是保护三基色着色层不受污染，降低滤色膜图样的厚度变化，提高其物理与化学稳定性，因此要求保护层具有平整性好，透过率高的特点。目前，制作保护层的方法主要包括铬遮光法、组合法、电沉积法、树脂冊法和背面微影法，而这些方法都要采用光刻技术，因此工艺流程复杂且成本较高。
[0006]110透明导电电极要有良好的电特性、透明性和可靠度。目前制备的主要方法包括蒸镀法和溅射法。蒸镀法制备的110透明导电电极的附着性较差且重复性不好，而两种方法对制备条件的要求都较高。
[0007]此外，采用传统工艺制备的彩色滤光膜往往存在很多缺陷，其中微观点缺陷包括:白点、混色点、突起缺陷、遮光层图案异常和洞缺陷等，这主要是由于传统工艺的精密度不够高；宏观面缺陷主要包括异物缺陷、110透明电极缺陷等，这主要是由于传统工艺的过程复杂且无法达到各膜层间物理复合性好的要求。30打印技术具有工艺步骤简单、精密度高的特点，还可使各膜层间达到很好的物理复合，因此可以作为制备彩色滤光膜的理想工艺技术。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是提供一种基于30打印的滤色膜制备方法，有助于解决目前传统工艺下彩色滤光膜制备缺陷等问题。
[0009]本发明的技术方案在于:
一种基于30打印的滤色膜制备方法，其特征在于:按如下步骤进行:
1)编写满足黑矩阵30打印头、蓝色着色层30打印头、绿色着色层30打印头和红色着色层30打印头、保护层30打印头、110透明导电电极30打印头运动路径程序，以满足结构形成需要为准；
2)选用平板玻璃或有机塑料作为基片，在清洁处理后放入30打印机中，利用单个或阵列式黑矩阵30打印头打印微细图案的黑矩阵；
3)在已经打印成型的黑矩阵之间，利用蓝色着色层30打印头、绿色着色层30打印头和红色着色层30打印头打印滤色膜的三基色着色层；
4)在打印成型的蓝色着色层、绿色着色层和红色着色层的间隙及表面，利用保护层30打印头打印保护层；
5)在打印成型的保护层上，利用透明导电电极30打印头打印透明导电电极。
[0010]其中，步骤2)所采用的30打印形式为紫外曝光、熔融或者激光烧结三种中的一种；通过软件对阵列式30打印头进行控制，打印出适合三基色着色层配置的黑矩阵；并控制黑矩阵的厚度为0.1 111111 -2.0 111111,宽度为10 111111左右；所述黑矩阵的材料选择金属铬、金属铬/氧化铬、树脂炭黑。
[0011]步骤3 )将用于三基色着色层的颜料或染料分别与液态光敏树脂按比例混合均匀，分别加入到蓝色颜料或染料液腔、绿色颜料或染料液腔和红色颜料或染料液腔中；使用于三基色着色层的颜料或染料与液态光敏树脂的混合材料分别从蓝色着色层30打印头、绿色着色层30打印头和红色着色层30打印头挤出，然后用波长为325=1强度为30丽的紫外光照射挤出的混合材料使其迅速固化，分别形成蓝色着色层、绿色着色层和红色着色层；通过软件对蓝色着色层30打印头、绿色着色层30打印头和红色着色层30打印头进行控制，使其在打印完一个像素后，进行前后左右两个像素单位的移动，从而完成整片滤色膜三基色着色层的打印；并可控制三基色着色层的厚度为1.0皿-2.0皿，宽度分别为100皿左右；所述的三基色着色层的配置方式是三角形、正方形、线形、马赛克形。
[0012]步骤4)所采用的30打印形式为紫外曝光、熔融或者激光烧结三种中的一种；通过软件对线性阵列式保护层30打印头进行控制，使其进行前后左右以及上下移动，将保护层均匀地填充在蓝色着色层、绿色着色层和红色着色层的间隙，并均匀地平铺在蓝色着色层、绿色着色层和红色着色层的表面，对三基色着色层进行保护；并通过软件对膜厚进行控制，形成厚度为0.5皿-2.5皿的均匀保护层；所述的保护层所采用的材料可以是压克力树脂、丙烯树脂、聚氨酯树脂、环氧型树脂、聚酰胺树脂、矽树脂等透明材料。
[0013]步骤5)所采用的30打印形式为紫外曝光、熔融或者激光烧结三种中的一种；通过软件对线性阵列式透明导电电极30打印头的移动进行控制，使透明导电电极的位置及宽度与下电极相对应。
[0014]本发明的优点在于:
本发明制备工艺简单、易行，能有效提高滤色膜的精细度、良品率、生产效率和降低成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为三基色着色层配置方式为三角形的滤色膜示意图；
图2为采用30打印技术制备三基色着色层的配置为三角形的滤色膜的打印装置的示意图；
图3为采用30打印技术制备黑矩阵的示意图；
图4为采用30打印技术制备配置为三角形的三基色着色层的示意图；
图5为采用30打印技术制备保护层的示意图；
图6为采用30打印技术制备透明导电电极的示意图。
【具体实施方式】
[0016]为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，结合附图作详细说明如下。
[0017]以下将通过具体实施例对本发明做进一步的详细描述。参阅图1、图2、图3、图4、图5和图6，图1为三基色着色层配置方式为三角形的滤色膜示意图，图2为采用30打印技术制备三基色着色层配置为三角形的滤色膜的打印装置的示意图，图3为采用30打印技术制备黑矩阵的示意图，图4为采用30打印技术制备配置为三角形的三基色着色层的示意图，图5为采用30打印技术制备保护层的示意图，图6为采用30打印技术制备透明导电电极的示意图。
[0018]所述的三基色着色层配置方式为三角形的滤色膜包括111平板玻璃、121金属铬黑矩阵、131蓝色着色层、132绿色着色层、133红色着色层、141压克力树脂保护层和15II丁0透明导电电极。其中，131蓝色着色层、132绿色着色层和133红色着色层呈三角形配置，121金属铬黑矩阵的微图形与三基色着色层的三角形配置方式相对应。
[0019]所述的采用30打印技术制备滤色膜的打印装置包括:211金属铬熔融腔、212黑矩阵30打印头、221蓝色颜料液腔、222蓝色着色层30打印头、231绿色颜料液腔、232绿色着色层30打印头、241红色颜料液腔、242红色着色层30打印头、251压克力树脂熔融腔、252保护层30打印头、261氧化铟锡粉腔腔、262110透明导电电极30打印头。其中，222蓝色着色层30打印头、232绿色着色层30打印头和242红色着色层30打印头呈三角形配置，即与三基色的配置方式一致。其中，212黑矩阵30打印头、252保护层30打印头和262110透明导电电极30打印头呈线性阵列式分布。
[0020]本发明是通过以下步骤来实现的:
1、通过30打印技术打印黑矩阵
选用平板玻璃111作为基片，在清洁处理后放入30打印机中，利用线性阵列式212黑矩阵30打印头打印微细图案的黑矩阵。
[0021]将金属铬粉末加入到30打印机的211金属铬熔融腔进行速熔，控制温度在18581使其处于半固化状态，从212黑矩阵30打印头挤出后迅速固化，形成金属铬膜。通过软件对阵列式30打印头进行控制，打印出适合三基色着色层成三角形配置的121金属铬黑矩阵。并控制121金属铬黑矩阵的厚度为0.1 111111 -2.0臟，宽度为10臟左右。
[0022]2、通过30打印技术打印三基色着色层
在已经打印成型的121金属铬黑矩阵之间，利用呈三角配置的222蓝色着色层30打印头、232绿色着色层30打印头和242红色着色层30打印头打印滤色膜的三基色着色层。
[0023]将用于三基色着色层的颜料分别与液态光敏树脂按比例混合均匀，分别加入到221蓝色颜料液腔、231绿色颜料液腔和241红色颜料液腔中。使用于三基色着色层的颜料与液态光敏树脂的混合材料分别从222蓝色着色层30打印头、232绿色着色层30打印头和242红色着色层30打印头挤出，然后用波长为325=1强度为30丽的紫外光照射挤出的混合材料使其迅速固化，分别形成131蓝色着色层、132绿色着色层和133红色着色层。通过软件对呈三角形配置的222蓝色着色层30打印头、232绿色着色层30打印头和242红色着色层30打印头进行控制，使其在打印完一个像素后，进行前后左右两个像素单位的移动，从而完成整片滤色膜三基色着色层的打印。并可控制三基色着色层的厚度为1.0臟-2.0髓1，宽度分别为100臟左右。
[0024]3、30打印技术打印保护层
在打印成型的131蓝色着色层、132绿色着色层和133红色着色层的间隙及表面，利用呈线性阵列的252保护层30打印头打印保护层。
[0025]将压克力树脂加入到251压克力树脂熔融腔进行速熔，控制温度在1411使其处于半固化状态。当半固化的压克力树脂从252保护层30打印头挤出后迅速固化，在131蓝色着色层、132绿色着色层和133红色着色层的间隙及表面迅速固化，形成141压克力树脂保护层。通过软件对线性阵列式252保护层30打印头进行控制，使其进行前后左右以及上下移动，将141压克力树脂保护层均匀地填充在131蓝色着色层、132绿色着色层和133红色着色层的间隙，并均匀地平铺在131蓝色着色层、132绿色着色层和133红色着色层的表面，对三基色着色层进行保护。并通过软件对膜厚进行控制，形成厚度为0.5皿-2.5皿的均匀141压克力树脂保护层。
[0026]4、30打印技术打印1丁0透明导电电极
在打印成型的141压克力树脂保护层上，利用呈线性阵列的262110透明导电电极30打印头打印110透明导电电极。
[0027]将氧化铟锡粉末加入到261氧化铟锡粉腔中，通过软件对线性阵列式262110透明导电电极30打印头的移动进行控制，使其宽度与路径与下电极宽度及位置相对应。在氧化铟锡粉末从261氧化铟锡粉腔中流出后用波长大于1064=0的激光照射氧化铟锡粉末，使其迅速溶化后固化成型。最后将没有固化的多余粉末去除，得到151110透明导电电极。通过软件对线性阵列式262110透明导电电极30打印头的移动进行控制，使110透明导电电极的位置及宽度与下电极相对应。
[0028]上述的黑矩阵的配置方式依据三基色的配置方式而定，若三基色为三角形配置，则黑矩阵也成三角形配置；若三基色为正方形、线性或马赛克状配置，则黑矩阵为网格状配置。30打印黑矩阵的材料可以选择金属铬、金属铬/氧化铬、树脂炭黑或者其它可以用作黑矩阵的材料。
[0029]上述的黑矩阵的30打印形式可以为一个打印头快速移动打印，也可以是线性或面状阵列式打印头快速打印。打印头的打印路径根据黑矩阵的配置形式进行设置，打印头的阵列形式根据黑矩阵的配置形式进行选择。通过软件控制打印头的移动速度和移动方位控制黑矩阵的膜厚为0.1 111111 -2.0臟，宽度为10 111111左右。
[0030]上述的三基色着色层的配置方式可以是三角形、正方形、线形、马赛克形或者其它可能的配置方式。30打印三基色着色层的材料可以是颜料也可以是染料。
[0031]上述的三基色的30打印形式可以为一个打印头快速移动打印，也可以是图形化的阵列式打印头快速移动打印。当一个打印头快速移动打印时，通过软件控制打印头的移动速度和移动方位，将一种颜色的着色层打印结束后在对其他颜色进行打印。当图形化的阵列式打印头快速移动打印时，打印头的排列图形与三基色的配置方式相同，通过软件控制打印头的移动速度、移动方位和移动距离控制三基色着色层的线宽为70 111111左右及膜厚为1 111111左右，并将颜料粒径控制在0.1 111111以下。
[0032]上述的保护层所采用的材料可以是压克力树脂、丙烯树脂、聚氨酯树脂、环氧型树脂、聚酰胺树脂、矽树脂等透明材料。
[0033]上述的保护层的30打印形式可以是一个打印头快速移动打印，也可以是线性或面状阵列式的打印头快速移动打印。当一个打印头快速移动打印时，通过软件控制打印头的高度、移动速度在三基色着色层的表面及间隙打印均匀的保护层。当采用阵列式打印头，打印头应是高低分布的，这样就保证三基色着色层的表面和间隙同时打印保护层，同样通过软件控制阵列式打印头的移动速度和移动方位打印厚度为0.5 — -2.5 —的保护层。
[0034]上述的透明导电电极与像素电极成对应关系，可以是110透明导电电极或者其他透明导电电极。
[0035]上述的透明导电电极的30打印形式可以是一个打印头快速移动打印，也可以是线性或面状阵列式的打印头快速移动打印。通过软件控制打印头的移动速度和移动方位控制黑矩阵的膜厚在1.5皿左右。
[0036]上述的30打印技术在打印各个构造时，可以一前一后同时进行，也可以将一个结构打印结束后再进行下一个结构的打印。
[0037]以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
【权利要求】
1.一种基于3D打印的滤色膜制备方法，其特征在于:按如下步骤进行: 1)编写满足黑矩阵3D打印头、蓝色着色层3D打印头、绿色着色层3D打印头和红色着色层3D打印头、保护层3D打印头、ITO透明导电电极3D打印头运动路径程序，以满足结构形成需要为准； 2)选用平板玻璃或有机塑料作为基片，在清洁处理后放入3D打印机中，利用单个或阵列式黑矩阵3D打印头打印微细图案的黑矩阵； 3)在已经打印成型的黑矩阵之间，利用蓝色着色层3D打印头、绿色着色层3D打印头和红色着色层3D打印头打印滤色膜的三基色着色层； 4)在打印成型的蓝色着色层、绿色着色层和红色着色层的间隙及表面，利用保护层3D打印头打印保护层； 5)在打印成型的保护层上，利用透明导电电极3D打印头打印透明导电电极。
2.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的滤色膜制备方法，其特征在于:步骤2)所采用的3D打印形式为紫外曝光、熔融或者激光烧结三种中的一种；通过软件对阵列式3D打印头进行控制，打印出适合三基色着色层配置的黑矩阵；并控制黑矩阵的厚度为0.1 mm-2.0 mm,宽度为10 mm左右；所述黑矩阵的材料选择金属铬、金属铬/氧化铬、树脂炭黑。
3.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的滤色膜制备方法，其特征在于:步骤3)将用于三基色着色层的颜料或染料分别与液态光敏树脂按比例混合均匀，分别加入到蓝色颜料或染料液腔、绿色颜料或染料液腔和红色颜料或染料液腔中；使用于三基色着色层的颜料或染料与液态光敏树脂的混合材料分别从蓝色着色层3D打印头、绿色着色层3D打印头和红色着色层3D打印头挤出，然后用波长为325nm、强度为30mw的紫外光照射挤出的混合材料使其迅速固化，分别形成蓝色着色层、绿色着色层和红色着色层；通过软件对蓝色着色层3D打印头、绿色着色层3D打印头和红色着色层3D打印头进行控制，使其在打印完一个像素后，进行前后左右两个像素单位的移动，从而完成整片滤色膜三基色着色层的打印；并可控制三基色着色层的厚度为1.0 mm -2.0 mm,宽度分别为100 mm左右；所述的三基色着色层的配置方式是三角形、正方形、线形、马赛克形。
4.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的滤色膜制备方法，其特征在于:步骤4)所采用的3D打印形式为紫外曝光、熔融或者激光烧结三种中的一种；通过软件对线性阵列式保护层3D打印头进行控制，使其进行前后左右以及上下移动，将保护层均匀地填充在蓝色着色层、绿色着色层和红色着色层的间隙，并均匀地平铺在蓝色着色层、绿色着色层和红色着色层的表面，对三基色着色层进行保护；并通过软件对膜厚进行控制，形成厚度为0.5mm -2.5 mm的均匀保护层；所述的保护层所采用的材料可以是压克力树脂、丙烯树脂、聚氨酯树脂、环氧型树脂、聚酰胺树脂、矽树脂等透明材料。
5.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的滤色膜制备方法，其特征在于:步骤5)所采用的3D打印形式为紫外曝光、熔融或者激光烧结三种中的一种；通过软件对线性阵列式透明导电电极3D打印头的移动进行控制，使透明导电电极的位置及宽度与下电极相对应。
【文档编号】G02F1/1335GK104407468SQ201410237599
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年5月31日 优先权日:2014年5月31日
【发明者】郭太良, 叶芸, 陈恩果, 徐胜, 刘玉会 申请人:福州大学