CN100354662C - 彩色图像显示装置的着色层的形成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种在制造彩色液晶显示器及有机EL显示装置等时可以很容易地只在透明玻璃基板上的有效区域内形成滤色部或有机EL层等的着色层的方法。包括：利用遮光性材料在透明基板表面的有效区域上形成规定图形形状的微细隔断壁，在非有效区域上覆盖遮光性材料的工序；使喷射着色材料的喷嘴相对于透明基板进行相对扫描，向由微细隔断壁隔断成的微细凹部内涂敷含有着色剂和感光性树脂的多种颜色的着色材料的工序；从透明基板的背面侧进行曝光，使涂敷在微细凹部内的多种颜色的着色材料固化的工序；对透明基板的表面侧进行显影，使涂敷在非有效区域上的未固化的着色材料溶解而除去的工序。

Description

彩色图像显示装置的着色层的形成方法
技术领域
本发明涉及在彩色液晶显示器等平板显示器(FPD)、有机EL(场致发光)显示装置等彩色图像显示器中，在透明基板上形成着色层的方法，所述着色层是指如滤色器那样使透射光着色、或者如有机EL层那样通过外加电压而本身产生着色光。
背景技术
例如，彩色液晶显示器的滤色部，在现有技术中，使用具有感光性的红、绿及蓝三种颜色的彩色抗蚀剂，通过将在玻璃基板上的抗蚀剂涂敷→预烘干→曝光→显影的各个工序重复进行三次而制作。但是，这种方法，工序复杂，而且必须将一系列的单位工序重复三次，合格率也差，成为液晶显示器成本高的主要原因之一。因此，近年来，尝试利用日益发展的印刷技术，如喷墨方式、连续喷射方式等，以规定的图形将着色材料直接涂敷到玻璃基板上的方法。
另外，例如日本特开2002-75640号公报所揭示的那样，有机EL显示装置的有机EL层是利用印刷方式(连续喷射方式)通过如下方式而在玻璃基板上形成。即，在玻璃基板表面上，利用透明电极材料、例如ITO(铟锡氧化物)以规定的图形形成多个带状电极，再以分别包围该带状电极的方式，利用电绝缘材料、例如铬(Cr)及干膜等在玻璃基板上形成突出的电绝缘性的隔断壁，然后，使具有喷射红、绿、蓝三种颜色的有机EL材料的三个喷嘴的喷嘴头沿着由隔断壁形成的带状沟槽直线移动，同时从各个喷嘴分别向相互相邻的各个沟槽内喷射各种颜色的有机EL材料，使有机EL材料流入并涂敷到沟槽内，通过以每次3列沟槽的间距向与喷嘴的移动方向垂直的方向输送玻璃基板的同时，重复进行上述动作，从而可以形成红、绿、蓝三种颜色的有机EL材料按顺序涂敷在多个沟槽内的带状排列的有机EL层。
在玻璃基板上利用喷墨方式、连续喷射方式等印刷方式形成彩色液晶显示器的滤色部、有机EL显示装置的有机EL层的方法中，特别是在连续喷射方式中，如图8的平面图所示，存在着在基板1的表面上的与形成像素的图像显示面相当的有效区域2之外的非有效区域3上也涂敷了着色材料4的问题。这种问题通过正确地控制从喷嘴喷射着色材料的开始位置和结束位置，放慢喷嘴的移动速度，可以解决该问题，但是在这种情况下，会产生控制变得非常难，并且生产能力降低，而且很难获得具有所需的膜厚的着色层的问题，反而是不实用的。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而提出的，其目的是提供一种彩色图像显示装置的着色层的形成方法，在制造彩色液晶显示器等平板显示器、有机EL显示装置等彩色图像显示装置时，能够容易地仅在透明基板上的有效区域内形成滤色部及有机EL层等的着色层。
本发明所述的一种彩色图像显示装置的着色层的形成方法，将多种颜色的着色材料分别按照规定的图形覆盖在透明基板上而形成着色层，其特征在于，包括：利用遮光性材料在透明基板表面的与图像显示面相当的有效区域上形成规定图形形状的微细隔断壁，同时在透明基板表面的、在上述有效区域的周围设置的非有效区域上覆盖遮光性材料的工序；使喷射着色材料的喷嘴相对于上述透明基板进行相对扫描，通过连续喷射方式向由上述微细隔断壁隔断成的微细凹部内，以着色材料彼此不混合的方式分别涂敷分别含有着色剂和感光性树脂的多种颜色的着色材料，并对上述微细凹部的延长线上的上述非有效区域也进行涂敷的工序；从上述透明基板的背面侧进行曝光，使涂敷在上述微细凹部内的多种颜色的着色材料分别固化的工序；对上述透明基板的表面侧进行显影，使涂敷在上述非有效区域上的未固化的着色材料溶解而除去的工序。
本发明所述的彩色图像显示装置的着色层的形成方法，其特征在于，上述着色层是彩色液晶显示器的滤色部。
本发明所述的彩色图像显示装置的着色层的形成方法，其特征在于，利用连续喷射方式涂敷上述着色材料。
本发明所述的彩色图像显示装置的着色层的形成方法，其特征在于，利用喷墨方式涂敷上述着色材料。
根据上述的发明的彩色图像显示装置的着色层的形成方法，在将含有着色剂和感光性树脂的着色材料涂敷到透明基板上之后，从透明基板的背面侧进行曝光时，涂敷到透明基板上的有效区域的微细凹部内的着色材料，通过透明基板被曝光而光固化，另一方面，被涂敷到透明基板上的非有效区域上的着色材料，由于被覆盖在非有效区域上的遮光材料遮光而不能被曝光，所以没能固化，因此，当透明基板的表面被显影了时，只有涂敷在非有效区域上的未固化的着色材料溶解而被除去。从而，根据本发明所述的方法，在制造彩色液晶显示器等平板显示器及有机EL显示装置等的彩色图像显示装置时，可以很容易地只在透明基板上的有效区域内形成滤色部及有机EL层等。
在本发明所述的方法中，只在透明基板上的有效区域内容易地形成液晶显示器的滤色部。
在本发明所述的方法中，通过连续喷射方式，仅在透明基板上的有效区域内容易地形成液晶显示器的滤色部及有机EL显示装置的有机EL层等着色层。
在本发明所述的方法中，通过喷墨方式，仅在透明基板上的有效区域内容易地形成液晶显示器的滤色部及有机EL显示装置的有机EL层等着色层。
附图说明
图1所示的是本发明的实施形式的一个例子，是对彩色图像显示装置的着色层的形成方法中的各个工序进行说明用的图，是形成了规定图形形状的微细隔断壁的玻璃基板的立体图。
图2A同上，是从箭头a方向观察图1的A部分时的局部放大剖视图，图2B是从箭头b方向观察图1的B部分时的局部放大剖视图。
图3同上，是表示利用连续喷射方式在玻璃基板表面上涂敷着色材料的状态的局部放大平面图。
图4同上，所示的是在玻璃基板表面上涂敷着色材料的状态，图4A是从箭头a方向观察图1的A部分时的局部放大剖视图，图4B是从箭头b方向观察图1的B部分时的局部放大剖视图。
图5同上，表示从玻璃基板背面进行曝光时的状态，图5A是从箭头a方向观察图1的A部分时的局部放大剖视图，图5B是从箭头b方向观察图1的B部分时的局部放大剖视图。
图6同上，表示对玻璃基板的表面进行显影的状态，图6A是从箭头a方向观察图1的A部分时的局部放大剖视图，图6B是从箭头b方向观察图1的B部分时的局部放大剖视图。
图7表示本发明的另外的实施形式，是对于利用喷墨方式在玻璃基板上形成滤色部的例子进行说明用的局部放大平面图。
图8针对利用连续喷射方式形成彩色图像显示装置的着色层时的现有技术中的问题进行说明用的示意性平面图。
具体实施方式
通过参考附图，对本发明的最佳实施形式进行说明。
图1至图6所示的是本发明的实施形式的一个例子，是用来说明彩色图像显示装置的着色层的形成方法中的各个工序的图。该实施形式表示利用连续喷射方式在玻璃基板上形成彩色液晶显示器的滤色部的例子。
图1及图2所示的是在透明的玻璃基板上形成规定图形形状的微细隔断壁的状态，图1是立体图，图2A是从箭头a方向观察图1的A部分时的局部放大剖视图，图2B是从箭头b方向观察图1的B部分时的局部放大剖视图。在该例中，在一块玻璃基板10上设置4个与形成像素的图像显示面相当的有效区域12。
如图2A所示，在有效区域12上，利用遮光性材料以规定的图形形成多条微细的遮光隔断壁16，而且在相邻的遮光隔断壁16之间呈带状形成着长槽18。另一方面，在有效区域12之外的非有效区域14上，整个涂敷遮光性材料而覆盖形成遮光层20。作为遮光性材料而使用了例如配合了黑色的颜料或碳黑等的感光性树脂材料的、带状的遮光隔断壁16，例如利用光刻技术、印刷技术等而形成在玻璃基板10的表面上。
其次，利用连续喷射方式在玻璃基板10的表面上涂敷多种颜色、例如红、绿、蓝三种颜色的着色材料(油墨)。对于连续喷射方式涂敷装置的结构，省略其详细说明，但如图3的局部放大平面图所示，使用具有如下机构的涂敷装置，该机构具备具有喷射红、绿、蓝三种颜色的着色材料的三个喷嘴22、24、26的喷嘴头28，使该喷嘴头28向沿着形成在玻璃基板10上的长槽18的方向(图1中用箭头表示的扫描方向S)进行直线移动，同时可以分别从各个喷嘴22、24、26连续地喷射着色材料，能够将载置并固定玻璃基板10的工作台(图中未示出)或者喷嘴头28按每次3列长槽18的间距向与扫描方向垂直的方向输送。设置在喷嘴头28上的3个喷嘴22、24、26，以与相邻的长槽18彼此的间隔相同的间隔配置。着色材料包含有有机颜料、无机颜料、染料等各种颜色的着色剂和负型的感光性树脂。另外，为了避免混色，也可以构成为在一个喷嘴头上设置单独一个喷嘴，对于红、绿、蓝各种颜色分别配备喷嘴头的结构，通过向与扫描方向垂直的方向按每次3列长槽18的间距分别输送各个喷嘴头，从而进行各种颜色的着色材料的涂敷，另外，也可以是对于红、绿、蓝各种颜色分别单独配备具有按与2列长槽18相当的间隔配置的多个、例如3个喷嘴的喷嘴头的结构，分别按每次9列长槽18的间距沿垂直于扫描方向的方向输送各喷嘴头，从而进行各种颜色的着色材料的涂敷。
使用如上所述的连续喷射方式涂敷装置，如图3所示，使喷嘴头28沿着长槽18进行直线移动的同时，从各个喷嘴22、24、26以着色材料彼此不混合的方式向相互邻接的各个长槽18内分别喷射各种颜色的着色材料30，使着色材料30流入并涂敷到长槽18内。在将玻璃基板10以每次3列长槽18的间距相对地沿垂直于喷嘴22、24、26的扫描方向的方向进行输送的同时，重复该动作。由此，在多条长槽18内依次涂敷红、绿、蓝三种颜色的着色材料。图4A是从箭头a方向观察图1的A部分时的局部放大剖视图，如该图所示，在玻璃基板10的表面10上形成通过遮光隔断壁16而形成的各个长槽18内依次涂敷红色的着色材料30R、绿色的着色材料30G、蓝色的着色材料30B的带状排列的着色层。另一方面，图4B是从箭头b方向观察图1的B部分时的局部放大剖视图，如该图所示，在玻璃基板10的非有效区域14上，在遮光层20的表面上也被呈带状涂敷了着色材料30。
当着色材料的涂敷工序结束后，如图5A所示，向玻璃基板10背面照射如紫外线等的光U，透过玻璃基板10对涂敷在长槽18内的着色材料30R、30G、30B进行曝光。由此，着色材料30R、30G、30B由于含有负型的感光性树脂而被光固化。另一方面，如图5B所示，玻璃基板10的非有效区域14也被照射光U，但由于非有效区域14中，在玻璃基板10上覆盖有遮光层20，所以被遮光层20遮光，非有效区域14上的着色材料30未被曝光而不固化。
接着，曝光后对玻璃基板10的表面进行显影，如图6A所示，在玻璃基板10的有效区域12，由于着色材料30R、30G、30B固化了，所以不发生任何变化。另一方面，如图6B所示，玻璃基板10的非有效区域14上，未固化的着色材料30溶解而被除去。借助如上所述的工序，仅在玻璃基板10的有效区域12上形成着涂敷了着色材料30R、30G、30B的带状的滤色部。
另外，在上述实施形式中，是在设置有4个有效区域12的玻璃基板10上涂敷着色材料，但是，对于只有一个有效区域而其周围是非有效区域的玻璃基板，本发明的方法也同样适用，可以获得和上述同样的作用效果。
还有，在上述实施形式中，对于利用连续喷射方式在玻璃基板上形成彩色液晶显示器的滤色部的方法进行了说明，但是，针对利用喷墨方式在玻璃基板上形成滤色部等状况，也可以应用本发明。即，如图7的玻璃基板的一部分的放大平面图所示，在双点划线C的位置处划分出来的有效区域32的玻璃基板上，利用遮光性材料形成遮光隔断壁36(称作“黑底”)，形成被遮光隔断壁36区隔的多个微细凹槽38的同时，在有效区域32之外的非有效区域34的玻璃基板上，利用遮光性材料覆盖形成遮光层40之后，再使用喷墨式涂敷装置，在沿箭头S表示的方向使喷嘴扫描的同时，向微细凹槽部38内喷射着色材料42(油墨)而形成着色层时，即使有时着色材料42被喷出而附着到非有效区域34上，通过执行本发明的方法，经过曝光、显影工序，也可以很容易除去附着在非有效区域34上的着色材料42。另外，本发明，除形成彩色液晶显示器的滤色部之外，在形成有机EL显示装置的有机EL层的情况下也是适用的。在这种情况下，将在有机EL材料中添加了感光性树脂的材料作为着色材料。

Claims (2)

1、一种彩色图像显示装置的着色层的形成方法，将多种颜色的着色材料分别按照规定的图形覆盖在透明基板上而形成着色层，其特征在于，包括：
利用遮光性材料在透明基板表面的与图像显示面相当的有效区域上形成规定图形形状的微细隔断壁，同时在透明基板表面的、在上述有效区域的周围设置的非有效区域上覆盖遮光性材料的工序；
使喷射着色材料的喷嘴相对于上述透明基板进行相对扫描，利用连续喷射方式，向由上述微细隔断壁隔断成的微细凹部内，以着色材料彼此不混合的方式分别涂敷分别含有着色剂和感光性树脂的多种颜色的着色材料，并对上述微细凹部的延长线上的上述非有效区域也进行涂敷的工序；
从上述透明基板的背面侧进行曝光，使涂敷在上述微细凹部内的多种颜色的着色材料分别固化的工序；
对上述透明基板的表面侧进行显影，使涂敷在上述非有效区域上的未固化的着色材料溶解而除去的工序。
2、如权利要求1所述的彩色图像显示装置的着色层的形成方法，其特征在于，上述着色层是彩色液晶显示器的滤色部。
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