CN102650755B - 彩膜基板、彩色滤光片及其制造方法 - Google Patents

彩膜基板、彩色滤光片及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种彩膜基板、彩色滤光片及其制造方法，涉及液晶显示器领域，实现了彩色滤光片的高均一性和高热稳定性，从而提高了显示效果，延长了彩色滤光片的寿命。本发明实施例的彩色滤光片，包括：具有黑矩阵图形的玻璃板，以及填充在所述玻璃板上，位于所述黑矩阵图形开口处的红、绿、蓝三原色层，所述红、绿、蓝三原色层为烧制混合有红色着色剂或绿色着色剂或蓝色着色剂的玻璃原料形成的玻璃层。

Description

彩膜基板、彩色滤光片及其制造方法
技术领域
本发明涉及液晶显示器领域，尤其涉及彩膜基板、彩色滤光片及其制造方法。
背景技术
目前，薄膜场效应晶体管液晶显示器(Thin Film Transistor-LiquidCrystal Display，简称TFT-LCD)的彩色显示是通过彩色滤光片(Colorfilter，简称CF)来实现的，彩色滤光片是一种表现颜色的光学滤光片，它可以精确选择欲通过的小范围波段光波，反射或吸收掉其他不希望通过的波段的光波。彩色滤光片通常安装在光源的前方，使人眼可以接收到饱和的某个颜色的光线。
彩色滤光片的制造大致分为以下几个步骤：首先在基板上涂覆混合了黑矩阵材料的高分子光刻胶层，经过曝光、显影，形成黑矩阵的图形；然后在基板上涂覆混合了红色颜料的高分子光刻胶层，经过曝光、显影，形成红色区域的图形；采用相同的方法和步骤依次形成绿色区域的图形以及蓝色区域的图形。最终形成按照一定规则排列的红、绿、蓝三原色的彩色滤光片。
由于高分子光刻胶本身具有较低的热稳定性以及较低的均一性，因此混入颜料后，所制造完成的彩色滤光片的稳定性和均一性也不高。
发明内容
本发明的实施例所要解决的技术问题在于提供一种彩膜基板、彩色滤光片及其制造方法，其彩色滤光片的均一性和热稳定性较高，耐高温、耐潮湿，且具有高透过率、高色纯度的特点。
为解决上述技术问题，本发明的实施例采用如下技术方案：
一种彩色滤光片，包括：具有黑矩阵图形的玻璃板，以及填充在所述玻璃板上，位于所述黑矩阵图形开口处的红、绿、蓝三原色层，所述红、绿、蓝三原色层为烧制混合有红色着色剂或绿色着色剂或蓝色着色剂的玻璃原料形成的玻璃层。
所述红色着色剂为氧化铜，所述绿色着色剂为氧化铬，所述蓝色着色剂为氧化钴。
所述具有黑矩阵图形的玻璃板是用熔融的玻璃液将吸附有碳粉颗粒的矩阵形状的高分子渗透膜封装形成的玻璃板。
一种彩膜基板，所述彩膜基板采用上述的彩色滤光片。
一种彩色滤光片的制造方法，包括：
形成吸附有碳粉颗粒的矩阵形状的高分子渗透膜；
使用熔融的玻璃液将所述吸附有碳粉颗粒的矩阵形状的高分子渗透膜封装为具有黑矩阵图形的玻璃板；
依次将混合有红色着色剂、绿色着色剂、蓝色着色剂的玻璃原料填充到所述黑矩阵图形开口处的玻璃板上；
烧制所述玻璃板，形成具有红、绿、蓝三原色层的彩色滤光片。
所述形成吸附有碳粉颗粒的矩阵形状的高分子渗透膜包括：
将高分子材料溶解在溶剂中；
通过减压法将所述溶解在溶剂中的高分子材料沉积在支撑材料上，形成具有矩阵形状的高分子湿膜；
蒸发所述高分子湿膜中的溶剂，形成矩阵形状的高分子渗透膜；
将高分子渗透膜放入碳粉溶液中，使碳粉颗粒渗透吸附在所述高分子渗透膜上，形成吸附有碳粉颗粒的矩阵形状的高分子渗透膜。
所述支撑材料为聚酯布。
所述依次将混合有红色着色剂、绿色着色剂、蓝色着色剂的玻璃原料填充到所述黑矩阵图形开口处的玻璃板上的方法为单个像素注入法，并对注入所述玻璃原料的玻璃板进行刮涂。
在烧制所述玻璃板后，还包括：
保温80-230min，然后迅速将玻璃板置于200～300℃硅油中，静置15～20min；再置于干燥室冷却至室温；最后先后使用四氯化碳、丙酮、清水进行清洗，得到改进平整度的彩色滤光片。
所述红色着色剂为氧化铜，所述绿色着色剂为氧化铬，所述蓝色着色剂为氧化钴。
本发明实施例的彩色滤光片的制造方法，用熔融的玻璃液将吸附有碳粉颗粒的矩阵形状的高分子渗透膜封装形成具有黑矩阵图形的玻璃板，并使用添加着色剂的玻璃原料烧制后形成彩色滤光片，本发明实施例的彩色滤光片的均一性和热稳定性较高，耐高温、耐潮湿，且具有高透过率、高色纯度的特点，优化了彩色滤光片的性能，大大提高了显示效果，延长了彩色滤光片的寿命。
附图说明
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，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为本发明实施例中彩色滤光片的结构示意图；
图2为本发明实施例中彩色滤光片的制造方法的流程示意图；
图3为本发明实施例中形成吸附有碳粉颗粒的矩阵形状的高分子渗透膜的流程示意图；
图4为本发明实施例中碳粉溶液渗透过程的示意图；
图5为本发明实施例中吸附有碳粉颗粒的矩阵形状的高分子渗透膜的示意图。
附图标记说明：
1、玻璃板    2、黑矩阵图形    3、红色玻璃层    4、绿色玻璃层5、蓝色玻璃层    6、高分子渗透膜     7、水分子     8、碳粉颗粒
具体实施方式
本发明实施例提供一种彩膜基板、彩色滤光片及其制造方法，本发明实施例的彩色滤光片具有较高的均一性和热稳定性，耐高温、耐潮湿，且具有高透过率、高色纯度的特点，优化了彩色滤光片的性能，大大提高了显示效果，延长了彩色滤光片的寿命。
下面结合附图对本发明实施例做详细描述。
实施例一
本实施例提供一种彩色滤光片，如图1所示，该彩色滤光片包括：
具有黑矩阵图形2的玻璃板1，以及填充在玻璃板上并位于黑矩阵图形2开口处的红、绿、蓝三原色层，红、绿、蓝三原色层为玻璃层。
本实施例的彩色滤光片结合了彩色玻璃的结构和显示色彩的原理，在玻璃溶液中加入着色剂制成彩色玻璃。例如，普通玻璃的配料中加入0.4～0.7％的着色剂，就能使玻璃带上了颜色。
作为本发明的一种实施方式，红、绿、蓝三原色层为烧制混合有红色着色剂或绿色着色剂或蓝色着色剂的玻璃原料形成的玻璃层，即红色玻璃层3、绿色玻璃层4、蓝色玻璃层5。具有黑矩阵图形的玻璃板可用熔融的玻璃液将吸附有碳粉颗粒的矩阵形状的高分子渗透膜封装形成。
玻璃的彩色显示是由于可见光透过玻璃时，不同波长的可见光透过程度不同而产生的。着色剂大多是金属的氧化物，由于每种金属元素都有它独特的“光谱特征”，不同的金属氧化物能呈现出不同的颜色。例如加入氧化铬(Cr2O3)，玻璃呈绿色；加入氧化钴(Co2O3)，玻璃呈蓝色，加入氧化铜(Cu2O)，玻璃呈现红色。
为了使彩色滤光片显示红、绿、蓝三原色，本实施例中使用的红色着色剂为氧化铜，绿色着色剂为氧化铬，蓝色着色剂为氧化钴，用于形成红色玻璃层3、绿色玻璃层4、蓝色玻璃层5。
本实施例的彩色滤光片，通过改进彩色滤光片的结构，使用烧制混合有红色着色剂或绿色着色剂或蓝色着色剂的玻璃原料形成的玻璃层作为红、绿、蓝三原色层，用熔融的玻璃液将吸附有碳粉颗粒的矩阵形状的高分子渗透膜封装形成的具有黑矩阵图形的玻璃板，得到的彩色滤光片具有较高的均一性和热稳定性，且耐高温、耐潮湿，具有高透过率、高色纯度的特点，大大优化了彩色滤光片的性能，提高了显示效果，延长了彩色滤光片的寿命。
实施例二
本实施例提供一种彩膜基板，采用实施例一的彩色滤光片。其中，彩色滤光片的结构同实施例一，在此不再赘述。
本实施例的彩膜基板，采用结构改进了的彩色滤光片，用烧制混合有红色着色剂或绿色着色剂或蓝色着色剂的玻璃原料形成的玻璃层作为彩色滤光片的红、绿、蓝三原色层，用熔融的玻璃液将吸附有碳粉颗粒的矩阵形状的高分子渗透膜封装形成的具有黑矩阵图形的玻璃板作为黑矩阵，得到的彩膜基板的彩色滤光片具有较高的均一性和热稳定性，且耐高温、耐潮湿，具有高透过率、高色纯度的特点，大大优化了彩色滤光片以及彩膜基板的性能，提高了显示效果，延长了彩色滤光片以及彩膜基板的寿命。
实施例三
本实施例提供一种彩色滤光片的制造方法，如图2、图3、图4和图5所示，该方法包括：
步骤101、形成吸附有碳粉颗粒的矩阵形状的高分子渗透膜。
高分子渗透膜大多为按照一定规则排列且具有一定排列形状的薄膜，本实施例所采用的高分子渗透膜为排列形状为矩阵形状且耐高温的高分子渗透膜。
本步骤中的形成吸附有碳粉颗粒的矩阵形状的高分子渗透膜的过程具体包括以下步骤：
步骤1011、将高分子材料溶解在溶剂中；
步骤1012、通过减压法将溶解在溶剂中的高分子材料沉积在支撑材料上，形成具有矩阵形状的高分子湿膜。
为使高分子材料形成膜状，本实施例采用了减压法，即支撑材料的一侧是溶解有高分子材料的溶液，同时另一侧施加一个作用力，使溶液向支撑材料的方向运动，由于支撑材料的空隙有限，仅允许较小的水分子通过，而不允许较大的高分子材料通过，因此，高分子材料就沉积在了支撑材料上，形成具有矩阵形状的高分子湿膜。本实施例中，支撑材料可为聚酯布。
步骤1013、蒸发高分子湿膜中的溶剂，形成矩阵形状的高分子渗透膜。
经步骤1012得到的高分子湿膜是掺有一定的溶剂的，因此，为了方便后续的制造步骤，需要将溶剂去除，本实施例中去除溶剂的方法是蒸发，即将高分子湿膜加热到溶剂的沸点温度及以上，溶剂就从高分子湿膜中蒸发掉了。
步骤1014、将高分子渗透膜放入碳粉溶液中，使碳粉颗粒渗透吸附在高分子渗透膜上，形成吸附有碳粉颗粒的矩阵形状的高分子渗透膜。
为使矩阵形状的高分子渗透膜吸附有碳粉颗粒，本实施例可采用减压法，即高分子渗透膜的一侧是具有一定浓度的碳粉溶液，同时另一侧施加一个作用力，使碳粉溶液向高分子渗透膜的方向运动，由于高分子渗透膜的空隙有限，仅允许较小的水分子通过，而不允许较大的碳粉颗粒通过，因此，碳粉颗粒就被吸附在了高分子渗透膜上。
如图4所示，也可通过渗透(osmosis)作用，将碳粉颗粒8吸附在高分子渗透膜6上。渗透作用的原理是：两种不同浓度的溶液隔以半透膜(允许溶剂分子通过，不允许溶质分子通过的膜)，水分子或其它溶剂分子从低浓度的溶液通过半透膜进入高浓度溶液中的现象，或水分子从水势高的一方通过半透膜向水势低的一方移动。本实施例采用后者的原理，即在高分子渗透膜6的两侧形成不同的水势，一侧水势高，一侧水势低，例如将高分子渗透膜6平放在支撑物上，在高分子渗透膜6的上面置以碳粉溶液，形成高水势；下面为纯净水，形成低水势，水分子7从水势高的一方通过高分子渗透膜6向水势低的一方移动，水分子7在运动的过程中带动碳粉颗粒8的运动，由于高分子渗透膜6只允许较小的水分子7通过，而不允许较大的碳粉颗粒8通过，因此，如图5所示，碳粉颗粒8就被吸附在了高分子渗透膜6上，形成吸附有碳粉颗粒8的矩阵形状的高分子渗透膜6。
步骤102、使用熔融的玻璃液将吸附有碳粉颗粒8的矩阵形状的高分子渗透膜封装为具有黑矩阵图形的玻璃板。
由于步骤101所形成的吸附有碳粉颗粒8的矩阵形状的高分子渗透膜不是特别稳定，尤其是碳原子，在一定的条件下会发生移动。为了固定碳粉颗粒，本实施例使用熔融的玻璃液将吸附有碳粉颗粒的矩阵形状的高分子渗透膜封装为具有黑矩阵图形的玻璃板。这里的封装是指将熔融的玻璃液均匀地涂覆到吸附有碳粉颗粒的矩阵形状的高分子渗透膜上，然后进行冷却，使碳粉颗粒层牢牢的固定在玻璃板上。
步骤103、依次将混合有红色着色剂、绿色着色剂、蓝色着色剂的玻璃原料填充到黑矩阵图形开口处的玻璃板上。
为了将混合有红色着色剂、绿色着色剂、蓝色着色剂的玻璃原料填充到黑矩阵图形开口处的玻璃板上，本实施例采用单个像素注入法，即对每个空白区域分别进行玻璃原料的注入，然后对注入玻璃原料的玻璃板进行刮涂，使玻璃原料能够均匀的涂覆在玻璃板上。
本实施例的制造方法结合了彩色玻璃的显示色彩的原理和制造方法。彩色玻璃的制造过程中，在玻璃溶液中加入着色剂，即可制成彩色玻璃。例如，普通玻璃的配料中加入0.4～0.7％的着色剂，就能使玻璃带上了颜色。着色剂大多是金属的氧化物，由于每种金属元素都有它独特的“光谱特征”，因此不同的金属氧化物都能呈现出不同的颜色。例如加入氧化铬(Cr2O3)，玻璃呈绿色；加入氧化钴(Co2O3)，玻璃呈蓝色，加入氧化铜(Cu2O)，玻璃呈现红色。
为了使彩色滤光片显示红、绿、蓝三原色，本实施例中使用的红色着色剂为氧化铜，绿色着色剂为氧化铬，蓝色着色剂为氧化钴。
此外，为了使黑矩阵图形开口处的玻璃板显示红、绿、蓝三原色，作为本发明的另一种实施方式，也可使用电子打印等方法先将红、绿、蓝三原色颜料打印在玻璃表面，从而形成具有红、绿、蓝三原色的玻璃板。
步骤104、烧制玻璃板，形成具有红、绿、蓝三原色层的彩色滤光片。
最后将填充好玻璃原料的玻璃板进行烧制，以形成红色玻璃层、绿色玻璃层、蓝色玻璃层，并使红、绿、蓝三原色层牢牢固定在玻璃板上。
在烧制上述玻璃板后，还包括以下步骤：对烧制后的玻璃板进行平坦度控制。这里同样是结合了玻璃制造过程中对平坦度的控制。在烧制结束后，首先保温80-230min(优选150min)，然后迅速将玻璃板置于200～300℃硅油中，静置15～20min；再置于干燥室冷却至室温；最后先后使用四氯化碳、丙酮、清水进行清洗，得到改进平整度的彩色滤光片。
此外，我们也可以在烧制玻璃板后，用毛刷进行打磨，也可在一定程度上控制玻璃板的平整度。
本实施例的彩色滤光片的制造方法，通过使用熔融的玻璃液封装吸附有碳粉颗粒的矩阵形状的高分子渗透膜，形成具有黑矩阵图形的玻璃板；通过将混合有红色着色剂、绿色着色剂、蓝色着色剂的玻璃原料填充到所述黑矩阵图形开口处的玻璃板上并进行烧制，形成具有红、绿、蓝三原色层的彩色滤光片。使用本实施例的制造方法得到的彩色滤光片，改进了原有彩色滤光片的结构，使用烧制混合有红色着色剂或绿色着色剂或蓝色着色剂的玻璃原料形成的玻璃层作为红、绿、蓝三原色层，并用熔融的玻璃液将吸附有碳粉颗粒的矩阵形状的高分子渗透膜封装形成的具有黑矩阵图形的玻璃板，得到的彩色滤光片具有较高的均一性和热稳定性，且耐高温、耐潮湿，具有高透过率、高色纯度的特点，大大优化了彩色滤光片的性能，提高了显示效果，延长了彩色滤光片的寿命。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种彩色滤光片，其特征在于，包括：具有黑矩阵图形的玻璃板，以及填充在所述玻璃板上且位于所述黑矩阵图形开口处的红、绿、蓝三原色层，所述红、绿、蓝三原色层为烧制混合有红色着色剂或绿色着色剂或蓝色着色剂的玻璃原料形成的玻璃层；
其中，所述具有黑矩阵图形的玻璃板是用熔融的玻璃液将吸附有碳粉颗粒的矩阵形状的高分子渗透膜封装形成的玻璃板。
2.根据权利要求1所述的彩色滤光片，其特征在于，所述红色着色剂为氧化铜，所述绿色着色剂为氧化铬，所述蓝色着色剂为氧化钴。
3.一种彩膜基板，其特征在于，所述彩膜基板采用权利要求1或2所述的彩色滤光片。
4.一种彩色滤光片的制造方法，其特征在于，包括：
形成吸附有碳粉颗粒的矩阵形状的高分子渗透膜；
使用熔融的玻璃液将所述吸附有碳粉颗粒的矩阵形状的高分子渗透膜封装为具有黑矩阵图形的玻璃板；
依次将混合有红色着色剂、绿色着色剂、蓝色着色剂的玻璃原料填充到所述黑矩阵图形开口处的玻璃板上；
烧制所述玻璃板，形成具有红、绿、蓝三原色层的彩色滤光片。
5.根据权利要求4所述的彩色滤光片的制造方法，其特征在于，所述形成吸附有碳粉颗粒的矩阵形状的高分子渗透膜包括：
将高分子材料溶解在溶剂中；
通过减压法将所述溶解在溶剂中的高分子材料沉积在支撑材料上，形成具有矩阵形状的高分子湿膜；
蒸发所述高分子湿膜中的溶剂，形成矩阵形状的高分子渗透膜；
将高分子渗透膜放入碳粉溶液中，使碳粉颗粒渗透吸附在所述高分子渗透膜上，形成吸附有碳粉颗粒的矩阵形状的高分子渗透膜。
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，所述支撑材料为聚酯布。
7.根据权利要求4所述的彩色滤光片的制造方法，其特征在于，所述依次将混合有红色着色剂、绿色着色剂、蓝色着色剂的玻璃原料填充到所述黑矩阵图形开口处的玻璃板上的方法为单个像素注入法，并对注入所述玻璃原料的玻璃板进行刮涂。
8.根据权利要求4所述的彩色滤光片的制造方法，其特征在于，在烧制所述玻璃板后，还包括：
保温80-230min，然后迅速将玻璃板置于200～300℃硅油中，静置15～20min；再置于干燥室冷却至室温；最后先后使用四氯化碳、丙酮、清水进行清洗，得到改进平整度的彩色滤光片。
9.根据权利要求4所述的彩色滤光片的制造方法，其特征在于，所述红色着色剂为氧化铜，所述绿色着色剂为氧化铬，所述蓝色着色剂为氧化钴。
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