CN1204977C - 一种用于制备单页型涂布底材的单页型涂布机及方法 - Google Patents

一种用于制备单页型涂布底材的单页型涂布机及方法 Download PDF

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Abstract

一种单页型涂布机，其中恒量的涂布溶液从涂布溶液供应源经过预定涂布溶液量间歇式供应设备和涂布溶液施涂设备被间歇地提供给空白底材，从而用涂布溶液一个接一个地涂布空白底材，其特征在于涂布溶液过滤设备被装配在从所述涂布溶液供应源到涂布溶液施涂设备的涂布溶液流动管道上，所述涂布溶液过滤设备中过滤介质的杨氏模量不小于200MPa，过滤介质的孔径为0.05-100微米；及用所述单页型涂布机制备涂布底材的方法。

Description

一种用于制备单页型涂布底 材的单页型涂布机及方法
技术领域
本发明涉及一种用于制备单页型涂布底材的单页型涂布机及方法。更具体地说，本发明涉及一种用于制备单页型涂布底材的单页型涂布机及方法，该方法使施涂于所制备的涂布底材上的涂料具有十分均匀的膜厚。
背景技术
单页型涂布方法是指一种涂布空白底材的方法，在该方法中将在涂布溶液的涂布方向上具有有限长度的空白底材一个接一个地被送往涂布机；每一个被送去的空白底材按预定的长度被涂上涂布溶液；将完全被涂上涂布溶液的涂布底材从涂布机中取出；下一个空白底材被送往涂布机并按前述方式涂布以制备涂布底材。
用期望的涂料涂布在涂布方向上长度小于2米的相当小的空白底材，即一种单页型涂布方法被用于制备光学过滤器的塑料底材、液晶显示设备的玻璃底材和滤色器的玻璃底材。在有些时候，在由单页型涂布方法制备的涂布底材上用涂布溶液涂布的厚度必须是薄而且均匀的。
现有的单页型涂布方法包括旋转涂布方法、滚压涂布方法、刮涂方法、冲模式涂布方法及这些方法的结合。
在旋转涂布方法中，一种涂布溶液被滴在旋转底材表面的中心上，通过底材的旋转将滴下的涂布溶液铺展在底材的表面上，从而在底材的表面上形成一种涂布膜。在通过旋转涂布方法制备涂布底材中使用的设备一般称作旋转涂布机。
旋转涂布机被广泛用在半导体晶片的光阻涂布中。日本专利JP-63107769-A公开了一种用旋转涂布机制备滤色器的情况。如果涂布溶液的流变性类似于牛顿流体，通过旋转涂布机得到的涂布膜的厚度在底材的全部范围内是十分均匀的，这公开在日本专利JP-06348023-A和JP-07261378-A中。当涂布溶液是非牛顿流体或具有很高的粘度时，在旋转底材的中心部位形成厚的膜，从而降低了膜厚度的均匀性。另外，为了得到预定的涂布膜厚度旋转涂布机要耗费大量的涂布溶液，从而提高了制造成本。
在滚压涂布方法中，一个旋转涂施辊被放置在含有涂布溶液的涂布溶液罐和空白底材之间，附着在涂施辊上的涂布溶液被转移到空白底材上。通过滚压涂布方法制备涂布底材所用的设备一般称作滚压涂布机。
滚压涂布机常用来涂布长的空白底材，或涂布缠绕成卷的空白底材，还可用来进行翻页涂布。由于涂布溶液从涂布溶液罐转移到涂施辊上，然后再到达空白底材上，因而涂布溶液暴露在空气中的时间较长并可能吸收水分而使得自身变质，另外不利的是在操作期间可能进入杂质。
在刮涂方法中，用一个包括缠绕有细线的杆的栅栏把浆料涂布在底材上。通过刮涂方法制备涂布底材所用的设备一般称作刮涂机。
日本专利JP-02258081-A公开了一种刮涂机。在使用刮涂机的情况下，由于缠绕在杆上的线与空白底材直接接触，因而当涂布溶液是非牛顿流体或具有高粘度时其流平性差，另外不利的是在涂布底材上会留下线的印记。
在冲模式涂布方法中，涂布溶液从冲模上形成的缝口挤到与缝口相对的底材上，在所述缝口和底材之间留有空隙，缝口和底材相互移动，从而在底材上形成涂布膜。通过冲模式涂布方法制备涂布底材所用的设备一般称作冲模式涂布机。用喷雾代替冲模缝口的方法被称作喷雾涂布方法，用喷嘴代替冲模缝口的方法被称作喷嘴涂布方法。
冲模式涂布机被广泛用于厚膜的涂布和高粘度涂料的连续涂布。用冲模式涂布机制备滤色器的情况公开在日本专利JP-05011105-A、JP-05142407-A、JP-06339656-A、JP-08229482-A和JP-08229497-A中。当使用冲模式涂布机制备涂布膜时，涂布溶液可以通过帘式流动方法、挤出方法或滴式方法被送往空白底材，这公布在美国专利US4230793-A、US4696885-A和US2761791-A中。
在滴式方法中，在所述缝口和空白底材之间形成一种被称作涂料珠的涂料层，随着空白底材的移动或冲模的移动所述涂料从所述缝口中流出，从而在空白底材上形成涂布膜。根据滴式方法，由于形成涂布膜所需的涂料从缝口中供给，因而所形成的涂布膜具有十分均匀的厚度。涂料的浪费很少，并且由于涂料进料通道在涂料从缝口中排放之前是关闭的，因而可以防止涂料的变质和杂质的污染。因而通过这种方式得到的涂布膜是高质量的。
然而，如日本专利JP-08229482-A和JP-08229497-A中所描述的那样，使用冲模式涂布机很难制得更加均匀的涂布膜。为了形成更加均匀的涂布膜，则涂布机的结构变得复杂。
为了形成更加均匀的涂布膜，JP-08332436-A提出了一种单页型涂布方法，在该方法中通过滚压涂布方法、刮涂法或冲模式涂布方法在直线方向上施涂涂布溶液的涂布方法与通过旋转涂布方法施涂涂布溶液的方法相结合。然而，在这利情况下涂布机的复杂性同样不可避免。
现在，需要人们开发出一种用不太复杂的涂布机就能生产出更加均匀的涂布膜的技术，使用该技术可以制备用于彩色液晶显示设备的滤色器。如果用于彩色液晶显示设备的滤色器在本应平坦的涂布膜表面上有任何不正常的突起，那么当滤色器底材与对面的板接触时会产生传导，并出现一种称作普通短路的现象，从而导致显示设备故障如产生冷光点和冷光线或黑点和黑线。
为了避免这种现象，需要开发出一种能防止在涂布底材上因形成突起而导致普通短路的单页型涂布机。
JP-08229497-A提出了一种能尽可能地防止在涂布膜表面上形成突起的单页型涂布机，这依赖于在涂布膜形成步骤中涂布溶液的状态。
该单页型涂布机包括一个涂布溶液供应源，一个间歇式供应预定涂布溶液量的供应设备，一个用于向每个空白底材施涂涂布溶液的涂布溶液施涂设备、一个连接所述涂布溶液供应设备与所述预定涂布溶液量的间歇式供应设备的第一涂布溶液流动管道，一个连接所述预定涂布溶液量的间歇式供应设备与所述涂布溶液施涂设备的第二涂布溶液流动管道，及一个安装在所述第一涂布溶液流动管道上的过滤器。在这种单页型涂布机中，所述过滤器可以除去涂布溶液中所含的杂质。
涂布溶液中存在的典型的杂质包括在涂布溶液制备过程中偶然进入涂布溶液的杂质，当涂布溶液是聚合物溶液或聚合物前体溶液时所述杂质由聚合物凝胶和不溶性单体残渣组成，当涂布溶液是浆液时所述杂质由粘合颗粒和粘合剂树脂(聚合物或聚合物前体，及如果使用光敏性粘合剂时包括一种光敏性粘合剂前体)组成。
传统的过滤器包括无纺布过滤器和由聚丙烯、聚乙烯或四氟乙烯树脂组成的膜滤器，所述过滤器的任何一种都形成圆板状，被折叠或加工成线圈状并容纳在过滤设备中。
尤其适用的是一种无纺布过滤器或由含氟树脂组成的膜滤器，因为这些过滤器在溶剂里具有很好的稳定性。
当涂布溶液是聚合物溶液或不含颗粒的聚合物前体溶液时，所使用的膜滤器的孔径在0.05-3.0微米之间。当涂布溶液含有颗粒时，仅仅为了除去一定会产生涂布缺陷的粗颗粒，所使用的无纺布过滤器的孔径与想要除去的颗粒的粒径相对应。
当用于滤色器的颜料分散的颜色浆料(设计使其具有粒径为0.1微米或更小的颜料颗粒)被用来施涂2.0微米厚的膜时，除去粒径为2.0微米或更大的粗颗粒被认为是理想的，使用孔径为2.0微米的无纺布过滤器可以达到除去粗颗粒的目的。
然而，人们发现即使单页型涂布机的过滤器具有适用于上述情况的过滤孔径，当该单页型涂布机用于涂布时，如果所使用的过滤器含有由树脂组成的过滤介质，即杨氏模量较小的软材料，尤其是大的粗聚合物凝胶颗粒和粗粘合颗粒不能被完全去除而留在涂布溶液中，这些颗粒在涂布溶液施涂于空白底材时会成为杂质。这种机理估计由下面描述的原因所致。
下面描述一种使用所述用于滤色器的颜料分散颜色浆料进行单页型涂布的情况。让我们假定一种涂布溶液具有分散在作为粘合剂的光敏性聚合物前体溶液或非光敏性聚合物溶液中的粒径为0.1微米或更小的颜料颗粒，所述涂布溶液通过使用旋转涂布方法、滚压涂布方法、刮涂法、冲模式涂布方法或包括这些方法结合的方法的单页型涂布机涂布。
在这种单页型涂布机中，无纺布过滤器由一种被设计为能捕捉粒径为2.0微米或更大颗粒的树脂组成，该过滤器被用在涂布溶液供应罐和涂布溶液喷头(根据所使用的涂布机具有不同的称呼；例如，当使用旋转涂布机时称作排放喷嘴，或在使用冲模式涂布机时称作冲模)之间的涂布溶液流动管道上，以过滤所述涂布溶液。因为在单页型涂布方法中，该涂布溶液被间歇地供给到过滤器，所供应的涂布溶液通过过滤器被过滤。向过滤器间歇地供给涂布溶液会使涂布溶液施加到过滤器上的压力出现波动。预计作用于过滤器的压力波动会使由树脂组成的软无纺布过滤器的孔径大于2.0微米，这样会出现粒径大于2.0微米的粘合颜料颗粒或固化的分散颜料的颜色浆料颗粒或聚合物凝胶的粗颗粒或不溶性光敏性聚合物前体通过过滤器，这种现象降低了在空白底材表面上形成的涂布膜的均匀度。
发明概述
单页型涂布方法的特征在于从完成涂布的底材到下一个置于涂布机上新的底材之间的每一次变化，从涂布溶液供应源向涂布溶液供应装置供应涂布溶液的操作是间歇进行的，也就是说先停下来再重新开始。因而这种操作会产生特殊的问题。
如上所述，问题之一是在涂布溶液供应源和施涂溶液涂抹设备之间的涂布溶液流动管道上安装的涂布溶液过滤设备中，该过滤设备内涂布溶液的过滤状态会由于涂布溶液的间歇流动而受到影响。
该发明的一个目的是提供一种用于制备单页型涂布底材的单页型涂布机及方法，它们解决了上述过滤状态不稳定的问题。
本发明提供了基本上没有由涂布溶液产生的杂质缺陷的涂布底材。被均匀涂上涂布溶液的涂布底材被装配在滤色器上以用于具有优良性能的显示设备或彩色显示设备上。
本发明的单页型涂布机包括(a)涂布溶液供应源，(b)预定涂布溶液量的间歇式供应设备，(c)用于向每个空白底材施涂涂布溶液的涂布溶液施涂设备，(d)一个连接所述涂布溶液供应设备与所述预定涂布溶液量的间歇式供应设备的第一涂布溶液流动管道，(e)一个连接所述预定涂布溶液量的间歇式供应设备与所述涂布溶液施涂设备的第二涂布溶液流动管道，及(f)一个安装在所述第一或第二涂布溶液流动管道上的涂布溶液过滤设备，该过滤设备还包括一个具有涂布溶液入口和出口的室，及由安装在所述室的涂布溶液通道中的过滤介质组成的涂布溶液过滤设备，其中(g)所述涂布溶液过滤设备中的过滤介质的杨氏模量不小于200MPa及(h)过滤介质的孔径为0.05-100微米。
在本发明的单页型涂布机中，所述涂布溶液过滤设备内的所述过滤介质优选包括一种烧结金属。
在本发明的单页型涂布机中，在所述涂布溶液过滤设备内的所述涂布溶液的通道优选具有如下形状：从所述入口到所述过滤介质平滑地扩展和/或从所述过滤介质到所述出口平滑地收缩，并且所述扩展和/或收缩的比例满足下式(I)和/或式(II)所述的关系：
0.025≤hIN/(dFLT-dIN)≤1.0                  (I)
0.1≤hOUT/(dFLT-dOUT)≤1.0                   (II)
其中dIN：入口孔径(mm)
    dOUT：出口孔径(mm)
    dFLT：在过滤介质中实际用于过滤的直径(mm)
    hIN：从入口到过滤介质的距离(mm)
    hOUT：从出口到过滤介质的距离(mm)
在本发明的单页型涂布机中，一个筛板在所述涂布溶液过滤设备中优选安装在所述过滤介质的下游并邻近所述过滤介质，所述筛板的孔面积所占的比例不小于60％。
在本发明的单页型涂布机中，一个筛板在所述涂布溶液过滤设备中优选安装在所述过滤介质的上游并邻近所述过滤介质，所述筛板的孔面积所占的比例不小于60％。
在本发明的单页型涂布机中，在所述涂布溶液过滤设备的所述过滤介质的周边表面优选装配有密封圈，以防止形成任何死区。
一种制备本发明的单页型涂布底材的方法，在该方法中底材通过本发明的单页型涂布机一个接一个地被涂布，从而制得涂布底材，其中从所述涂布溶液供应源提供的涂布溶液的粘度不超过100,000mPa·s。
在本发明制备单页型涂布底材的方法中，所述涂布溶液优选浆液。
在本发明制备单页型涂布底材的方法中，所述浆液优选一种颜料分散液。
在本发明制备单页型涂布底材的方法中，涂布溶液在所述涂布溶液过滤设备中通过所述过滤介质的过滤速度优选不小于100g/s·m2。
在制备单页型涂布底材的方法中，优选的是压力计和阀依次安装在与所述涂布溶液过滤设备的涂布溶液出口相连的涂布溶液流动管道上，最初阀处于关闭状态，涂布溶液被供应到涂布溶液过滤设备中，以提高所述涂布溶液过滤设备的内部压力，当压力计检测出压力达到设定值时，该阀被突然打开以释放出残留在涂布溶液过滤设备内的空气。
附图的简要说明
图1是在使用冲模式涂布机的本发明单页型涂布机实施例中涂布溶液的流程图。
图2是在使用冲模式涂布机的本发明单页型涂布机另一实施例中涂布溶液的流程图。
图3是在使用冲模式涂布机的本发明单页型涂布机又一实施例中涂布溶液的流程图。
图4是在本发明的单页型涂布机中所使用的涂布溶液过滤设备的一个实施例的垂直断面图。
图5是在本发明的单页型涂布机中所使用的涂布溶液过滤设备的另一个
实施例的垂直断面图。
图6是一个传统的涂布溶液过滤设备的垂直断面图。
图7是一个显示图6所示的传统涂布溶液过滤设备的密封部件的放大断面图。
图8是一个用在本发明的单页型涂布机的涂布溶液过滤设备中的上游筛板的平面图。
图9是一个用在本发明的单页型涂布机的涂布溶液过滤设备中的下游筛板的平面图。
本发明的详细描述
用于实施本发明的技术方案将在下面进行描述。由于本发明用于制备单页型涂布底材的单页型涂布机和方法涉及加上面所述的一个接一个施涂空白底材的技术，这里使用的施涂涂布溶液的方法包括旋转涂布方法、滚压涂布方法、刮涂方法、冲模式涂布方法、喷雾涂布方法和喷嘴涂布方法。
连续涂布和单页型涂布的区别将在下面描述。在前一种涂布方法中，在稳定涂布区域的涂布膜上游切掉不稳定的涂布区域之后，只有稳定的涂布区域可以连续地被使用。在后一种涂布方法中，从涂布开始到涂布结束的全部区域被用作一个部件。
本发明涉及后一种用于制备单页型涂布底材的单页型涂布机及方法。
下面参照使用冲模式涂布机涂施涂布溶液的单页型涂布机来描述本发明，但是本发明的单页型涂布机并不限于冲模式涂布机。
图1是本发明单页型涂布机一个实施例的涂布溶液的流程图。在图1中，单页型涂布机1具有一个包括涂布溶液罐11的涂布溶液供应源12，一个包括第一换向阀13、一个预定量供应泵14和第二换向阀15的预定量涂布溶液间歇式供应设备16，一个包括具有涂布溶液挤出缝口17a的冲模17和上面放置空白底材18的载物台19的涂布溶液施涂设备20，一个连接涂布溶液罐11和第一换向阀13的第一涂布溶液流动管道21，以及一个连接第二换向阀15和冲模17的第二涂布溶液流动管道22。
预定量供应泵14是一个注射泵，所述泵的涂布溶液通路14a连接第一换向阀13和第二换向阀15。
第二涂布溶液流动管道22装配了涂布溶液过滤设备23。该涂布溶液过滤设备23包括一个具有涂布溶液入口23a和出口23b的室23c及在室23c内的涂布溶液通道上装配的过滤介质(过滤器)24。
在单页型涂布机1中，涂布溶液过滤设备23的过滤介质24的杨氏模量大于或等于200Mpa，孔径为0.05-100微米。
在该实施例中，第一涂布溶液流动管道21装配有缓冲罐25。
图2是使用冲模式涂布机的本发明单页型涂布机的另一个实施例的涂布溶液的流程图。图2所示的单页型涂布机2与图1所示的单页型涂布机1的区别仅仅在于图1所示的单页型涂布机1的涂布溶液过滤设备23置于图2中缓冲罐25和预定量涂布溶液间歇式供应设备16之间的第一涂布溶液流动管道21。由于图2中所示的单页型涂布机2的其它部件与图1所示的单页型涂布机1的相同，图2所示单页型涂布机2中同样的部件被给出与图1所示的单页型涂布机1所使用的相同符号。
图3是使用冲模式涂布机的本发明单页型涂布机的另一个实施例的涂布溶液流程图。图3所示的单页型涂布机3与图1所示的单页型涂布机1的区别仅仅在于图1所示的单页型涂布机1的涂布溶液过滤设备23置于图3中涂布溶液供应源12和缓冲罐25之间的第一涂布溶液流动管道21。由于图3中所示的单页型涂布机3的其它部件与图1所示的单页型涂布机1的相同，图3所示单页型涂布机3中同样的部件被给出与图1所示的单页型涂布机1所使用的相同符号。
如果涂布溶液过滤设备23被装配在位于涂布溶液供应源12与缓冲罐25之间的第一涂布溶液流动管道21上，有利的是涂布溶液的间歇式过滤的频率会被减少，但是考虑到要除去到达冲模17的涂布溶液杂质，优选的是涂布溶液过滤设备23安装在位于预定量涂布溶液间歇式供应设备16和冲模17之间的第二涂布溶液流动管首22上。当涂布溶液停留在缓冲罐25与预定量涂布溶液间歇式供应设备16时，可能发生如前面所描述的在涂布膜的形成过程中产生不想要的杂质，或杂质从外部环境偶然进入。如果涂布溶液过滤设备23被装配在第二涂布溶液流动管道22上，在涂布溶液从冲模排放之前这些杂质可以通过涂布溶液过滤设备23被直接地除去。
涂布溶液通过压力送料从涂布溶液罐11被供给缓冲罐25。当预定量供应泵(注射泵)14从缓冲罐25吸取涂布溶液时，第一换向阀13被打开而第二换向阀15被关闭。
通过预定量供应泵(注射泵)14吸取的涂布溶液量Q(g)的多少取决于在空白底材18上形成的涂布膜的面积S(m2)和厚度t(微米)及用于形成涂布膜的涂布溶液的固体含量c(wt％)。如果涂布膜的比重是ρ(g/cm3)，则所吸取的涂布溶液量Q可以通过下式理论上计算得到：
Q＝S·t×10-6·ρ×106/(c×10-2)
预定量的涂布溶液被吸取之后，第一换向阀13被关闭同时第二换向阀15被打开。通过预定量供应泵(注射泵)14的涂布溶液进料作用将预定量供应泵(注射泵)14所含的涂布溶液通过涂布溶液过滤设备23中的过滤介质24输送到冲模17。
送到冲模17的涂布溶液从缝口17a中被释放出来并在缝口17a与载物台19上的空白底材之间形成液体层(液滴)。接下来载物台19开始按箭头26指示的方向移动，从而在空白底材18的表面上形成一层涂布溶液的膜。当预定的涂布膜形成后，载物台19停止移动，第二换向阀15被关闭。
然后，表面完全形成涂布膜的涂布底材从载物台19上被取走，取走的已涂布底材通常被送到干燥步骤。
因为涂布溶液从缝口17a排放到空白底材18上的时间T(s)只是取决于满足间歇时间的需要，预定量供应泵(注射泵)14的液体进料速度v(g/s)可以通过下式计算得到。
v＝Q/T
如果过滤器24的过滤面积是Sf(m2)，则过滤速度vf(g/s·m3)可以通过下式计算。
vf＝v/Sf
本发明的单页型涂布机1的特征在于过滤器(过滤介质)24被装配在冲模17的上游，且过滤介质24的杨氏模量是200Mpa或更多。
如果所使用的过滤介质24的杨氏模量小于200MPa，当涂布溶液被间歇地输入时过滤压力的突变会导致过滤介质24的孔径发生变化，从而不能得到想要的过滤精确度。这会使所述不同杂质不能被捕捉到，并且使防止涂布膜均匀度的降低变得困难，估计涂布膜均匀度的降低正是由这些杂质所致。
过滤介质24的杨氏模量优选大于或等于500MPa，更优选等于或大于1000MPa。
如果过滤介质24具有高杨氏模量，即使在间歇式液体进料期间过滤压力突变，过滤介质24的孔径也不会改变。因此，过滤介质24能切实地捕捉杂质，另外，还可以分散和挤压聚合物凝胶、粘合的颜料颗粒及它们的混合物，这将在后面作出描述。因而，可以制得具有高级涂布膜的单页型涂布底材，在所述涂布膜上不存在由杂质产生的缺陷。
另一方面，如果涂布溶液反常地停留在如下区域，即涂布溶液可能会留在位于涂布溶液过滤设备23的室23c的入口23a与过滤介质24之间的涂布溶液通道，在这里会产生粘合的颜料颗粒和聚合物凝胶。在这种情况下，如果过滤介质24的杨氏模量等于或大于200MPa，所产生的粘合的颜料颗粒和凝胶可以被可靠地捕捉。过滤介质24的杨氏模量优选较高的值。
如果过滤介质24由树脂组成，过滤介质24的杨氏模量可根据JIS K 6911描述的方法测量，如果过滤介质是陶瓷，可根据JIS R 1602描述的方法测量，如果过滤介质由金属或任何其它材料组成可使用适用于一般材料的拉力试验机测量。
具有这种杨氏模量并能用作过滤介质的材料包括玻璃纤维、多孔陶瓷和烧结金属，然而并不限于此。优选的是烧结金属，因为它不含任何可能会溶解出来的碱金属。对于金属材料，为防止生锈优选使用不锈钢。烧结金属过滤器可以通过烧结一种纤维状金属或粉末状金属得到，这两种材料的每一种都可以使用。
当涂布溶液含有充电颗粒如颜料分散体时，在液体进料期间过滤介质24与可充电颗粒在过滤介质24的过滤层产生的磨擦会增加带电量，从而使颗粒粘合在一起。所以，一种导电的金属过滤器尤其是烧结金属过滤器是优选的，由于这种过滤器能促进放电。
在本发明的单页型涂布机中，过滤介质24的孔径在0.05-100微米之间。
如果过滤介质24的孔径小于0.05微米，由过滤介质24产生的压力损失会很高，使得液体进料变得困难。如果过滤介质24的孔径大于100微米，本应捕捉的杂质会通过过滤器。
当使用聚合物溶液或聚合物前体溶液并在涂布溶液中不含颗粒时，过滤介质的孔径优选小一些，更优选的是0.05-5微米。当涂布溶液含有颗粒时，优选的是过滤介质24的孔径要适宜于使过滤精确度最优化，这依赖于想要除去的颗粒的粒径，从而只需要除去一定会使涂布膜产生缺陷的粗颗粒。例如，当分散有颜料的包浆料用于滤色器时，由于颜料的粒径等于或小于0.1微米，优选孔径在0.2-20微米之间的过滤介质，过滤介质的孔径更优选在0.5-10微米。
通过JIS K 3832描述的关于起泡点的测量方法可以测得过滤介质的孔径。
本发明所使用的涂布溶液优选在涂布溶液中不含颗粒的聚合物溶液或聚合物前体溶液，或者在涂布溶液中含有颗粒的浆液。
在前一种情况下，由聚合物凝胶和不溶性单体残留物产生的杂质可以通过过滤被除去，在后一种情况下，由粘合的颗粒和粘合剂树脂(聚合物或聚合物前体，或者如果使用光敏性粘合剂为光敏性粘合剂前体)产生的杂质可以被除去，从而在两种情况下都可以得到高级涂布膜。
涂布溶液的粘度优选等于或小于100,000mPa·s。如果该粘度大于100,000mPa·s，过滤期间的压力损失变大，通过过滤介质24输送溶液变得困难。另外，如果压力损失过大，过滤介质24中原本期望的孔径会变得不是优选的。
用E型粘度计(锥形旋转粘度计)在小于1200mPa·s的低粘度范围内测量粘度，用Brookfield型粘度计(圆柱形旋转粘度计)在高于上述粘度的高粘度范围内测量粘度。
涂布溶液在涂布溶液过滤设备23中的过滤速度优选为100g/s·m2或更大。虽然具体细节是未知的，但令人惊奇的是可以确定当使用具有特别高的杨氏模量的硬过滤器(过滤介质)时，出现了凝胶和粘合颗粒的分散和挤压作用。为了更有效地显示这种作用，优选的过滤速度是200g/s·m2，更优选的是300g/s·m2或更大。从上面给出的式子可以计算出过滤速度。
当过滤介质24是圆板形并由树脂组成时，这种材料和形状使得过滤介质24的耐压力是较低。在这种情况下，在邻近过滤介质24的背面可以装配具有涂布溶液通过口的耐压板(筛板)。
同样在这种情况下，如果过滤介质的杨氏模量小于200MPa，过滤介质被压缩在耐压板(筛板)上，涂布溶液会不正常地留在过滤介质的内部。结果涂布溶液在过滤介质内部可能被固化。当涂布溶液是聚合物前体溶液时，可能产生由聚合物凝胶和不溶性单体残渣形成的杂质。当涂布溶液是浆液时，可能产生由粘合的颗粒和粘合剂树脂(聚合物或聚合物前体，如果使用光敏性粘合剂时是光敏性粘合剂前体)形成的杂质。
因而，即使将耐压板(筛板)与圆板形过滤介质24一起使用，过滤介质24的杨氏模量一定是200MPa或更大。另一方面，当过滤介质24的杨氏是1000MPa或更大时，即使过滤介质24是圆板状也不需要在过滤介质24的背面安装耐压板(筛板)，这样便可避免涂布溶液反常地停留在过滤介质24与耐压板(筛板)之间的界面上。
使用了圆板形过滤介质24的涂布溶液过滤设备23将在下面更详细地描述。
图4是在本发明的单页型涂布机中所使用的涂布溶液过滤设备的一个实施例的垂直断面图。在图4中，位于涂布溶液过滤设备30内部的涂布溶液的通道是直线形式。图5是在本发明的单页型涂布机中所使用的涂布溶液过滤设备的另一个实施例的垂直断面图。在图5中，位于涂布溶液过滤设备40内部的涂布溶液的通道是曲线形式。
在图4的涂布溶液过滤设备30或图5的涂布溶液过滤设备40中围绕用于捕捉涂布溶液中杂质的圆板形过滤介质31或41的周边表面分别存在着密封圈32或42，从而确保不会形成实际的死区。圆板形过滤介质31或41被放置在上游筛板33或43与下游筛板34或44之间。上游筛板33或43与下游筛板34或44分别通过垫圈35或45被安装在上游室36或46及下游室37或47。上游筛板33或43与下游筛板34或44的作用在于支撑过滤介质31或41。
图8是上游筛板33的平面图。上游板33是一个具有许多孔33a的金属圆板，所述孔会使得涂布溶液尽可能自由地通过。图9是下游筛板34的平面图。下游筛板34是一个具有通路部分34a的金属圆板，所述通路部分分别具有较大的面积以使得涂布溶液可以自由地通过。图8所示的上游筛板33也可用作下游筛板34。相反地，图9所示的下游筛板34也可用作上游筛板33。
在图4中，涂布溶液从与第一涂布溶液流动管道21相连的上游室36形成的入口38被输入，并通过向着过滤介质31的方向呈锥形扩展的通道38a流动，涂布溶液被过滤介质31过滤。然后，过滤后的涂布溶液通过在下游室37中形成的锥形收缩通道39a流动并通过出口39进入与出口39相连的第二涂布溶液流动管道22。通过安装在机械框架(图中未示出)上的支架(图中未示出)将涂布溶液过滤设备30固定，并使出口39向上打开以确保在过滤时涂布溶液向上流动。
图6是用于传统单页型涂布机的涂布溶液过滤设备的垂直断面图。图6所示的传统涂布溶液过滤设备50与本发明优选使用的涂布溶液过滤设备30或40的区别在于：传统的涂布溶液过滤设备50的上游室56和下游室57的内部通道58a和59a是圆筒形而不是扩展形或收缩形，及传统的涂布溶液过滤设备50没有用以防止在过滤介质51周围形成死区的密封圈，而下游筛板54与下游室57之间的密封是通过使用O形环55a达到的，而不是本发明的垫圈。这两种涂布溶液过滤设备的其它部件都是相似的。
图7显示了图6所示的传统涂布溶液过滤设备50的密封状态，其中由上游筛板53、过滤介质51和下游筛板54组成的层压物被置于O形环55a和垫圈55之间。在传统的涂布溶液过滤设备50中，由于它的结构会使得在过滤介质51的周围形成死区B，但是在图4或5所示的本发明优选使用的涂布溶液过滤设备30或40中，不会形成死区B。
为了减少涂布溶液在本发明的过滤设备内部相对于其在传统的涂布溶液过滤设备50内部的滞留，用在本发明中的涂布溶液过滤设备30或40更优选的构成如下所述。
在下面的描述中指的是图4所示的涂布溶液过滤设备30。在涂布溶液过滤设备30的上游室36的内部形成的涂布溶液通道38a具有平滑扩展的形状，其扩展方向从入口38指向过滤介质31，和/或在下游室37的内部形成的涂布溶液通道39a具有平滑收缩的形状，其收缩方向从过滤介质31指向出口39。
所述扩展和/或收缩的比率优选符合下面的式(I)和/或(II)。
0.025≤hIN/(dFLT-dIN)≤1.0               (I)
0.1≤hOUT/(dFLT-dOUT)≤1.0                    (II)
其中dIN：入口38的孔径(mm)
    dOUT：出口39的孔径(mm)
    dFLT：在过滤介质31中实际用于过滤的直径(mm)
    hIN：从入口38的下游部位(入口38和通道38a的接界处)到过滤介质31的距离(mm)
    hOUT：从出口39的上游部位(出口39和通道39a的接界处)到过滤介质31的距离(mm)
在这种情况下的通道是指具有入口和出口的通道，其中入口和出口之间的空间被一个内壁包围并充满了保持流动状态的涂布溶液。
在过滤介质31中实际用于过滤的直径是指在过滤介质31中能有效地用于过滤的区域的直径。例如，即使过滤介质31本身的直径是大的，如果垫圈35和密封圈32缩小了涂布溶液的通道，那么实际用于过滤的直径便会变小。
在图4或5中，没有被过滤介质31或41的垫圈35或45覆盖的部位的直径是实际用于过滤的直径。
涂布溶液过滤设备30或40的垂直断面形状优选接近圆形(所述垂直断面形状是通过沿着与上游-下游方向垂直的平面平切该过滤设备得到的)，但是椭圆形或类似封闭曲线形也是可以的。在这种情况下，该直径(入口直径或出口直径或过滤介质中实际使用的直径等)是与垂直断面形状的面积相等的圆形的直径。
如果在上游室内壁面入口的开口部位是a，过滤介质的上游面的部位是b，过滤介质下游面的部位是c以及下游室内壁面出口的开口部位是d，所述距离hIN和hOUT分别是a和b之间的距离与c和d之间的距离，测量的方向是在涂布溶液过滤设备内流动行进的方向(即涂布溶液过滤设备的纵向方向和过滤介质的厚度方向)。
如果在涂布溶液过滤设备中涂布溶液的通道是像这样形成的，由于几乎没有不发生流动的部位(滞留部位)，像传统涂布溶液过滤设备50的上游室56和下游室57边缘的滞留部位A，因而涂布溶液在涂布溶液过滤设备30或40中的滞留被大大地降低。
涂布溶液过滤设备中通道的扩展或收缩比率优选等于或小于1.0，更优选的是0.3或更小。如果该扩展或收缩比率大于1.0，由于内部通道的体积变大，完全地用新的涂布溶液代替涂布溶液过滤设备30或40中的涂布溶液所需要的时间就会增加，这不是优选的。
在上游侧该扩展或收缩比率优选等于或大于0.025，更优选的是0.1或更大，再更优选的是0.15或更大。
在下游侧该扩展或收缩比率优选等于或大于0.1，更优选的是等于或大于0.15。
如果在上游侧的扩展或收缩比率小于0.025而在下游侧的所述比率小于0.1，涂布溶液在该通道内可能不会均匀地流动。如果观察流体的流动会证实通道形状对减少涂布溶液滞留的影响。
图5所示的涂布溶液过滤设备40与图4所示的涂布溶液过滤设备30相比，除了上游室46和下室47的通道不是锥形的，但是具有锥形面和圆形面的结合，其它结构是一样的。像涂布溶液过滤设备30一样，涂布溶液过滤设备50也基本上没有涂布溶液根本不会发生流动的部位，因而涂布溶液的滞留基本上不会出现。
在本发明的说明书中，所述平滑是指基本上没有死区。在这种情况下所述死区指气体或涂布溶液可能被滞留在室内的部位。
作为一个特殊的实施例，在图4或5所示的设备截面中(通过沿着与上游-下游方向平行的面平切所述设备所得到的截面)，它是指在一个角的两边的两个壁面所形成的形状(包括半径等于或小于3毫米的曲线)。即使在存在任何死区的情况下，如果位于室内部的两个壁面所形成的角度经测量为150-180°(优选170-180°)，或者如果在一个角的两边的两个壁面中较短的一个的长度等于或小于1微米(优选等于或小于0.1微米)，那么也可以说基本上没有死区。
在本发明所使用的涂布溶液过滤设备中，上游通道或下游通道中的至少一个优选具有如上所述的平滑的扩展形状或平滑的收缩形状。当然，如上所述上游和下游通道分别都具有平滑的扩展或收缩形状也是优选的。然而，即使其中一个通道具有这种形状，过滤也是有效的。在这种情况下，考虑到由滞留产生的杂质可通过过滤除去，优选的是只有下游通道具有平滑的收缩形状而不是只有上游通道具有平滑的扩展形状。
用在本发明的涂布溶液过滤设备中的过滤介质24(图1)、31(图4)或41(图5)的形状没有特别地限制，所述形状可以是多边形、椭圆形或任何其它的曲线形等。然而考虑到在过滤介质24、31或41的全部表面中的均匀过滤，优选的是圆形。
此外，例如，如果涂布溶液过滤设备是涂布溶液过滤设备30，安装在涂布溶液过滤设备30的圆形过滤介质31下游侧附近的下游筛板34的开孔率优选60％或更大，更优选的是85％或更大。
如果开孔率等于或大于60％，则用于支持受压过滤介质31的接触面积需要变得最小。这样可以防止涂布溶液在过滤介质31与下游筛板34之间的接触面上出现滞留。如果开孔率小于60％，则涂布溶液可能被滞留在接触面上。为了保持孔面积的比率较大以保持接触面积较小，优选使用类似下游筛板34(图9)那样的板，其中穿流部分34a由宽度为1毫米或以下的线34b包围而形成。
根据硬度和防锈要求上游筛板33和下游筛板34优选由不锈钢制造。然而，当高硬度的过滤介质如烧结金属过滤介质被用作过滤介质31时，不需要使用下游筛板34。
因为本发明的涂布溶液过滤设备具有如下的结构，相对于传统的涂布溶液过滤设备50，用在本发明的涂布溶液过滤设备如涂布溶液过滤设备30可以容易地使空气排出并防上空气从外界渗入。
在涂布溶液过滤设备30中，由于基本上能避免形成死区的密封圈32分布在过滤介质31的周围，因而不会存在传统的涂布溶液过滤设备50中残留有空气的死区B(图7)，从而能够彻底地防止死区B的空气渗入过滤介质31中。
当烧结金属过滤介质被用作过滤介质31时，过滤介质31的圆周边可以被挤压以排除缝隙，以代替能基本上排除形成死区的密封圈32。
在这种情况下，基本上能排除死区形成的密封圈是指可排除任何缝隙形成的密封圈，原因是密封圈32和与其接触的其它部件(室、板和过滤介质)保持紧密接触。
为了达到这个目的，密封圈32的形状要与它所要装配位置的空间形状相配合并具有适中的弹性。尤其重要的是密封圈32在直径方向上要具有弹性以弥补过滤介质31尺寸上的误差。在直径方向上，优选的是密封圈32的内表面在外围侧相对于垫圈35的内表面回缩2-5mm。如果所述差值小于该范围的下限，可能会发生来自上游侧的部分流体没有流经过滤介质31，如果所述差值大于该范围的上限，空气可能会残留在密封圈32的周围。
在涂布溶液过滤设备30中，由于下游室37的通道39a从过滤介质31到出口39a朝上形成平滑的收缩状，通过过滤介质31的空气由于其浮力而在出口39处聚集并可容易地排出涂布溶液过滤设备30。
在上面的结构中，空气易被排出，并且没有空气从外部进入，因而空气基本上不会留在涂布溶液过滤设备中。由于没有残留的空气干扰，当压力变化大时在涂布过程的开始和结束排放响应性得以改善，从而制得了具有均匀膜厚和高级膜表面的涂布底材。
此外，为了更有效地排出空气，本发明人最近发现了一种能很有效地排出残留在涂布溶液过滤设备23内的空气的方法，该方法是在涂布溶液过滤设备23(图1)的下游依次安装压力计和阀(图中未示出)，在阀关闭时输入涂布溶液以提高涂布溶液过滤设备23的内部压力，当通过压力计发现压力达到一确定值时突然打开该阀。
下面参照图1对上述结构作出具体的描述。在涂布溶液过滤设备23与冲模17之间依次安装压力计和阀，如上所述在阀关闭时注入涂布溶液。当通过压力计发现压力达到一确定值时，该阀被突然打开以释放残留在涂布溶液过滤设备23内的空气及涂布溶液。在这种情况下，优选的是阀与压力计通过联锁作用而被自动打开，但是操作者通过观察压力计而人工地打开阀也是可以的。采用自动控制时，空气排放操作可以容易地被执行多次，而预定量供应泵14只排放一次。
在这种情况下，当预定量供应泵14排放涂布溶液时，如果执行空气排放操作直到再次关闭阀以准备下一次空气排放操作所花费的时间被保持在尽可能的短，那么空气排放操作可进行多次，而所述泵排放涂布溶液只有一次，可以减少放出空气所用的时间。为了防止由于涂布溶液过滤设备23下游的涂布溶液的不正常滞留而产生杂质，当空气被排放完之后优选将安装在涂布溶液过滤设备23与冲模17之间的压力计和阀移走。
能基本上排除死区形成的密封圈32的横断面形状希望是矩形的以使其粘附在室36上，密封圈32的材质优选分别具有优良的化学稳定性和不可能溶胀的红硅树脂或含氟树脂。
优选用于过滤介质31的过滤介质包括由聚丙烯、聚乙烯、四氟乙烯和玻璃纤维组成的纺织物和无纺物，多孔陶瓷和烧结金属，但是任何其它具有令人满意的过滤性能的材料也可以使用。最优选的过滤介质是如上所述由烧结的不锈钢构成的过滤器。
下面描述应用本发明的一个具体例子，即用颜料分散的颜色浆料涂布用于滤色器的空白底材。
对于着色剂来说，有机颜料或无机颜料都可以使用。考虑到染色性、热稳定性、化学稳定性和耐光性，优选使用有机颜料。此外，还可以加入各种添加剂，如紫外光吸收剂、分散剂和流平剂。特别是要提高颜料的分散稳定性并降低屈服值，优选加入分散稳定剂。
对于黑色浆中的遮光剂，例如可以使用炭黑、金属氧化物粉末如氧化钛、氮氧化钛或四氧化三铁(iron tetroxide)、金属硫化物粉末、金属粉末或红色、蓝色和绿色颜料的混合物。在它们之中，特别优选的是炭黑因其具有优良的遮光性能。由于其颗粒尺寸具有优良分散性的炭黑呈褐色色调，优选混合一种色彩上能弥补炭黑色调的颜料，从而使炭黑为非彩色的。
对于由与底材平行的电场驱动的液晶设备中使用的滤色器的黑色浆，优选使用氮氧化钛以提高黑色基体的体电阻率。当使用染料糊时，该黑色浆还可能含有各种添加剂如紫外光吸收剂、分散剂和流平剂。特别是要提高遮光剂的分散稳定性并降低屈服值，优选加入分散稳定剂。
用于该浆的基体树脂没有特别地限制，例如光敏性或非光敏性材料如环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂、聚酰亚胺树脂、聚烯烃树脂或凝胶是优选的。优选向这些树脂的任何一种中分散或溶解加入一种着色剂或遮光剂以用于着色。
光敏树脂的类型包括光解树脂、光交联树脂和光聚树脂。特别是光敏性组合物包含具有烯烃不饱和键和在紫外光作用下能产生自由基的引发剂的单体、低聚物或聚合物，或者使用一种光敏性聚酰胺酸组合物。
对于非光敏性树脂，能被所述各种聚合物中的任何一种显色的树脂是优选使用的，在透明导电膜的形成过程中和液晶显示设备制造过程中能经受其中热量的耐热树脂是优选的。此外，在液晶显示设备制造过程所使用的有机溶剂中具有稳定性的树脂是优选的。从而特别优选的是聚酰亚胺树脂和丙烯酸树脂。
当基体树脂是聚酰亚胺树脂时，适宜使用的溶剂包括酰胺基极性溶剂，如N-甲基-2-吡咯烷酮(这里称NMP)、N，N-二甲基乙酰胺和N，N-二甲基甲酰胺，及内酯基极性溶剂如γ-丁内酯(这里称γBL)。
所述聚酰亚胺树脂没有特别地限制，通常是由具有下面通式(III)代表的结构单元作为主要成分的聚酰亚胺前体(n＝1或2)通过酰亚胺化(imidating)得到的树脂，制备过程适宜通过加热或加入任何适宜的催化剂进行。
(其中n＝1或2)
此外，聚酰亚胺树脂除了含酰亚胺键之外还可以含其它的键，如酰胺键、砜键、醚键和羰基键。
在上面的通式(III)中，R1表示至少具有两个或多个碳原子的三价或四价有机基团。考虑到耐热性，R1代表含有环烃、芳环或芳香杂环的三价或四价基团并具有6-30个碳原子。
R1的实例包括苯基、二苯基、三联苯基、萘基、二萘嵌苯基、二苯醚基、二苯砜基、二苯丙烷基、二苯甲酮基、二苯三氟丙烷基、环丁基和环戊基，但是并不限于此。
R2代表至少有两个或多个碳原子的二价有机基团。考虑到耐热性，R2代表含有环烃、芳环或芳香杂环的二价基团并具有6-30个碳原子。
R2的实例包括苯基、二苯基、三联苯基、萘基、二萘嵌苯基、二苯醚基、二苯砜基、二苯丙烷基、二苯甲酮基、二苯三氟丙烷基、二苯甲烷基和二环己基甲烷基，但是并不限于此。
在由通式(III)所代表的结构单元作为主要成分的聚合物中，R1和R2分别由选自上述基团的一个基团组成，但是也可以是由两个或多个基团组成的共聚物基团。此外，为了提高该聚合物在底材上的粘着力，优选使二胺成分发生共聚以达到使其耐热性不会降低的程度，所述二胺如具有硅氧烷结构的双(3-氨丙基)四甲基二硅氧烷。
包含由通式(III)所代表的结构单元作为主要成分的聚合物的实例包括由一种或多种羧基二酐与一种或多种二胺合成的聚酰亚胺前体，所述羧基二酐选自下述物质组成的组：苯均四酸二酐、3，3’，4，4′-二苯甲酮四酸二酐、4，4’-羟二邻苯二甲酸二酐(4，4’-oxydiphthalic dianhydride)、3，3’，4，4’-二苯三氟丙烷四酸二酐、3，3’，4，4’-二苯砜四酸二酐和2，3，5-三羧酸环戊二酐，所述二胺选自如下组：对苯二胺、3，3’-二氨基二苯醚、4，4’-二氨基二苯醚、3，4’-二氨基二苯醚、3，3’-二氨基二苯砜、4，4’二氨基二苯砜、4，4’-二氨基二环己基甲烷、4，4’-二氨基二苯基甲烷和4，4’-二氨基苯甲酰苯胺，但是并不限于此。这些聚酰亚胺前体的任何一种可以通过一种公共已知的方法合成，即把分别选取的四羧基二酐与二胺在一种溶剂中相互反应。
例如通过下述方法可以制得用于滤色器的浆料，该方法是将树脂与着色剂或遮光剂在一种溶剂中相混合，所得到的混合物在一种粉碎机械中进行粉碎，所述粉碎机械如砂磨机、球磨机或混砂机。
下面描述一种使用用于滤色器的浆料制备滤色器的方法。
也就是说所述用于滤色器的浆料被用于制备滤色器。具体地说，用所述用于滤色器的浆料(如彩色浆料和/或黑色浆料)涂布透明底材以制造滤色器。
下面参照实施例进一步地描述滤色器的制造方法。
在本发明中，在滤色器中有三种主色调的复色层被排列在透明底材上。滤色器是指由许多象素组成的过滤器，通过三种主色调各自的颜色层形成的象素作为一个象素。
当三种色调通过加色法表示时，所选择的三种主色调是红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)，当它们通过减色法表示时，所选择的三种主色调是青色(C)、品红色(M)和黄色(Y)。包含这三种主色调的每一要素作为一个单元就可以是彩色显示器的一个象素。
所述透明底材没有特别地限制。例如可以优选表面涂有二氧化硅、或有机塑料膜或薄片的无机玻璃，所述无机玻璃如石英玻璃、硼硅玻璃、铝硅玻璃或钠钙玻璃。
颜色层的形成例如可以通过下述步骤，直接用颜色浆料涂布透明底材或形成黑色基体之后，干燥及图案成形。
黑色浆料或彩色浆料的施涂方法可以采用前面提到的旋转涂布法、滚压涂布法、刮涂法或冲模式涂布法，但是并不限于所提到的这些方法。优选的是冲模式涂布方法。在用浆料涂布透明底材之后形成湿膜，然后使用烘箱或电热板对其进行加热和干燥(半硬化)。半硬化条件取决于所使用的树脂及溶剂和施涂的浆液量，但是优选在60-200℃下加热1-60分钟。
当所用的树脂是非光敏性树脂时，用上述方法得到的浆料涂布膜在形成正性光致抗蚀涂布膜之后被曝光并冲洗，当所用树脂是光敏性树脂时所得到的浆料涂布膜或者立即被曝光和冲洗或者在形成隔氧膜后被曝光和冲洗，从而形成树脂黑色基体或颜色层。如果需要，正性光致抗蚀膜或隔氧膜被移走，剩下的层状物再次被加热并干燥(硬化)。硬化条件取决于所使用的树脂，但是在由聚酰亚胺前体制得聚酰亚胺树脂的情况下，加热条件通常是在200-300℃下被加热1-60分钟。
根据所需要的颜色特征和彩色浆料中着色剂与基体树脂的比率决定硬化颜色层的厚度。着色剂与基体树脂的重量比优选在5/95到70/30之间，更优选的是在10/90到60/40之间。如果所述比值小于5，为了得到足够的色纯度，涂布膜的厚度会变大，使象素之间的电平差变大，从而使得液晶取向较差。如果所述比值大于70，由于基体树脂的量不够，从而使得象素的粘着性变差。当着色剂与基体树脂的重量比在上面所述的优选范围内，涂布和硬化膜的厚度优选0.2-4.0微米以得到想要达到的颜色属性。根据色纯度该厚度优选0.2微米或更大，根据透光率该厚度优选4.0微米或更小。
在黑色基体中，通常形成20-200微米×20-300微米的开口，排列三种主色调的复色层以至少覆盖该开口。三种主色调的排列图案可以是镶嵌型、三角型、条纹型或四象素排列型等，所述类型的任何一种都适用于每一目的。
在上面的制造方法中，可以使用彩色浆料或黑色浆料中的至少一种。当使用彩色浆料时，黑色基体也可以是无机材料，如铬、铝或镍的薄金属膜(约0.1-0.2微米厚)或者在铬和透明底材之间形成的含有氧化铬或氮氧化铬的多层铬膜。
黑色基体的遮光能力用OD值表示(透射率倒数的常用对数)。为了提高液晶显示器的显示等级，OD值优选是2.5或更大，更优选的是3.0或更大。黑色基体的膜厚决定了OD值的上限。
对于使用黑色浆料的树脂黑色基体来说，膜厚优选0.5-1.5微米，更优选的是0.8-1.2微米。根据遮光能力小于0.5微米的膜厚不是优选的。当膜厚大于1.5微米时，尽管能够保证遮光性能，但是可能会牺牲滤色器的平面度并可能产生电平差。如果产生了表面电平差，即使在滤色器上形成透明电导膜或液晶取向膜也会使电平差有些许减少，通过磨擦对液晶取向膜的定向处理也会变得不均匀，从而降低了液晶显示设备的显示等级。为了降低表面电平差，在颜色层上形成透明保护膜是有效的。
关于黑色基体的反射比，为了降低在象素和遮光区之间的界面上反射光的影响以提高液晶显示设备的显示等级，根据400-700nm(Y值)可见光区域的发光率而较正后的反射比优选为2％或更小，更优选的是1％或更小。如果反射比大于2％。表面反射光会降低显示对比度。
下面描述一种使用了用于滤色器的浆料的彩色液晶显示设备。彩色液晶显示设备在透明电极底材和具有透明电极的滤色器之间安装有液晶层，它可以是具有由所述用于滤色器的浆料制得的滤色器的任何彩色液晶显示设备。如果需要的话该滤色器可以在颜色层上有透明的保护层，例如在滤色器上与透明电极底材相对的位置形成一种ITO膜作为透明电极。
与滤色器相对的透明电极底材具有例如压花的透明电极，该透明电极在透明底材上作为ITO膜，此外，在透明电极底材上除了透明电极之外例如还可以安装所需要的薄膜晶体管(TFT)元件、薄膜二极管(TFD)元件、扫描管和信号管，从而制造TFR液晶显示设备或TFD液晶显示设备。
通过在透明电极底材上形成具有透明电极和液晶取向膜的滤色器，可以制得彩色液晶显示设备进行，定向处理例如可以通过磨擦、分散垫片(scatteringspacers)如塑料珠，使用密封剂将滤色器和透明电极底材相互结合，从密封部件的入口注入液晶，并密封该入口。此外，一个极化板被连结在该底材的外部，及例如安放IC驱动器以形成一个模块。
上面所提到的彩色液晶显示设备可以作为一些装置的显示屏，如个人计算机、文字处理器、工程工作站、导航站、液晶电视或录像机，还可适宜用作液晶投影。
实施例
下面参照实施例更详细地描述本发明，但是本发明并不限于此。
实施例1-6和比较实施例1-3：
实施例中所使用的聚酰亚胺前体A-1、酰胺基酸低聚物分散剂A-2和用于滤色器使用的分散有颜料的红色浆料分别按照下述方法制备。
A；制备聚酰亚胺前体A-1的方法
3，3’，4，4’-二苯四酸二酐、4，4’-二氨基二苯醚和双(3-氨丙基)四甲基二硅氧烷在由γBL和NMP组成的混合溶剂中相互反应，从而得到聚酰亚胺前体A-1溶液。
B：制备酰胺基酸低聚物分散剂A-2的方法
3，3’，4，4’-二苯砜四酸二酐、无水苯均四酸二酐、3，3’-二氨基二苯砜和双(3-氨丙基)四甲基二硅氧烷在γBL溶剂中相互反应，其末端用2-氨基蒽醌封闭，从而得到酰胺基酸低聚物分散剂A-2的溶液。
C：制备用于滤色器使用的分散有颜料的红色浆料的方法
用均化器(由Nippon Seiki Seisakusho制造)和玻璃球(GB737，由ToshibaBarodieni制造)将所用成分以7000rpm的速度搅拌30分钟以得到一种颜料分散体，然后它被稀释以得到具有如下组成(固体含量为5.1wt％)的彩色浆料。这种红色浆料的粘度是23mPa·s。
红色颜料1：颜料红254            0.8wt％
红色颜料2：颜料红177            0.3wt％
黄色颜料1：颜料黄138            0.3wt％
分散剂：   酰胺基酸低聚物A-2    0.1wt％
树脂：     聚酰亚胺前体A-1      3.6wt％
溶剂：     NMP，γBL            94.9wt％
图1所示使用冲模式涂布方法的单页型涂布机(冲模式涂布机)被用于涂布100个洁净的玻璃底材(0.62m×0.75m)，测定聚合物凝胶颗粒和粘合的颜料颗粒的数量变化。结果如表1所示。
表1
过滤介质的材料(注1) 杨氏模量(MPa)(注2) 孔径(微米) 过滤速度(g/s·m2) 粘合颗粒(数目/底材)(注3) 涂布稳定性(注4)
实施例1     GF 7,000 5  500 3 好
实施例2     GF 7,000 10  500 7 好
实施例3     SUS 200,000 3  500 0 好
实施例4     SUS 200,000 3  300 2 好
实施例5     SUS 200,000 5  500 2 好
实施例6     SUS 200,000 10  500 5 好
比较实施例1     PTFE 25 4  500 50 差
比较实施例2     PTFE 25 4  300 89 差
比较实施例3     PP 30 5  500 30 差
注1：GF：玻璃纤维，SUS：SUSS316，PTFE：聚四氟乙烯注2：根据JIS K 6911测量树脂的值，使用拉力测试机械测量GF或SUS的值。注3：涂布开始后在第一个底材上的突起高度等于或大于10微米的聚合物凝胶颗粒和粘合的颜料粒的总数。注4：连续地涂布100个底材之后在注3中颗粒增加的情况。(好：数量的增加很少。差：观察到明显的增加趋势。)
在比较实施例1-3中使用其杨氏模量低于200MPa的过滤介质，突起高度等于或大于10微米的聚合物凝胶颗粒和粘合的颜粒颗粒(在表中简单地记作“粘合颗粒”)的总数是很大的。因此如果用已知的突起去除技术(如抛光带)来除去单个的颗粒，除去突起需要花费较长的时间，因而大大地降低了滤色器的产量。
如果这种底材没有除去突起就直接用在滤色器中，粘合颗粒会与对面的透明电极底材接触，从而在液晶显示元件上产生象素缺陷。
由于经过连续地涂布100个底材之后粘合颗粒的数量明显地趋于增加，因而需要更频繁地更换过滤器。
但是，在实施例1-6中使用杨氏模量等于或大于200MPa的过滤介质，粘合颗粒的数量较少，使用已知的突起去除技术(如抛光带)便可除去单个的颗粒。
尤其是在实施例3中所使用的过滤介质由烧结的不锈钢制成并具有最小的孔径，粘合颗粒根本不会产生。
在连续地涂布100个底材之后实施例1-6没有显示出粘合颗粒的数目有增加的趋势，更换过滤器的频率可以降低。
实施例7
在一个0.7mm厚、360×465mm的非碱玻璃底材上形成了具有点阵的1微米厚的黑色基体膜，所述点阵在底材的横向具有456微米的间距及在底材的纵向上具有1 52微米的间距，线宽30微米，在底材的纵向具有1920RGB象素及在底材的横向具有480RGB象素，总对角线长度为353mm(底材的横向长219毫米及底材的纵向长292毫米)。该黑色基体膜使用氮氧化钛作为遮光剂及聚酰胺酸作为粘合剂。
涂布溶液过滤设备30包含如图8所示具有许多孔33a的筛板，所述孔的孔径为0.5mm，孔面积占板面积的60％，该板作为上游筛板33，如图9所示由0.8mm厚的线34b分界具有辐射形通道34a的筛板作为下游筛板34，其孔面积占板面积的90％，以孔径为4微米和直径为90毫米的烧结不锈钢过滤介质作为过滤介质31。
涂布溶液过滤设备30是如图4所示的涂布溶液过滤设备，其中内部通道38a从入口38到过滤介质31锥形扩展的比率为0.07，而内部通道39a从过滤介质31到出口39的收缩比率为0.22。
在如图1所示具有上述涂布溶液过滤设备30的单页型涂布机(冲模式涂布机)中，缓冲罐25装满了由聚酰胺酸制备的用作粘合剂的R浆料，由γ-丁内酯、N-甲基-2-吡咯烷酮和3-甲基-3-甲氧丁醇组成的作为溶剂的混合物，另外还有相当于10％固体成分的颜料红177作为颜料并具有50mPa·s的粘度，通过预定量供应泵14以8000微升/秒的排放速度输入涂布溶液，排放时间为3秒，从缓冲罐25到冲模以3000微升/秒的吸取速度吸取涂布溶液，吸取时间为8秒，同时排放空气。在这些操作条件下，经过10分钟便可完全地排放空气。
所使用的冲模17具有一个缝口17a，所述缝口具有100微米的缝隙且宽度为220微米，通过湿式洗涤对空白底材18进行洗涤之后除去颗粒，然后以3米/分钟的涂布速度将该底材的全部表面均匀地涂上涂布溶液，涂布膜的厚度为20微米，而底材18与冲模17之间的缝隙设定为100微米。
用电热板作为干燥器将涂布底材在100℃下干燥20分钟。
接下来，该涂布底材被涂上固体含量为10％和粘度为8％的缓冲溶液，其厚度为10微米，用电热板在90℃下干燥10分钟，然后用光掩模曝光和冲洗，使得涂布膜被除去而仅仅留下R象素部分，然后用电热板在260℃下加热并硬化30分钟。
类似地，使用冲模式涂布机还可以在全部表面上均匀地形成绿色和蓝色的涂布膜，并形成预定点阵的图案。
在这种情况下，对于绿色溶液，所使用的是由颜料绿36制备的固体含量为10％、粘度为40mPa·s的溶液，而对于蓝色溶液，所使用的是由颜料蓝15:6制备的固体含量为10％、粘度为50mPa·s的溶液。
最后，ITO被喷镀以使蒸汽沉积，从而制造滤色器。
所制得的滤色器的膜厚和形成颗粒的数目被测量。在涂布操作的开始和结束形成了厚度不规则的区域，平均厚度为9.5毫米，粒径等于或大于4微米的颗粒的平均数目为3个/底材。
比较实施例4：
通过除了采用传统的过滤设备50作为过滤设备外其它操作条件与实施例7相同的方法制造滤色器。所制得的滤色器的膜厚和形成的颗料的数目用类似的方法测量。在涂布过程的开始和结束形成了厚度不规则的区域，平均厚度为18毫米，粒径等于或大于4微米的颗粒的平均数目为7个/底材。

Claims (11)

1、一种单页型涂布机，包括(a)一个涂布溶液供应源，(b)一个预定涂布溶液量的间歇式供应设备，(c)一个用于向每个空白底材施涂涂布溶液的涂布溶液施涂设备，(d)一个连接所述涂布溶液供应源与所述预定涂布溶液量的间歇式供应设备的第一涂布溶液流动管道，(e)一个连接所述预定涂布溶液量的间歇式供应设备与所述涂布溶液施涂设备的第二涂布溶液流动管道，及(f)一个安装在所述第一或第二涂布溶液流动管道上的涂布溶液过滤设备，该过滤设备还包括一个具有涂布溶液入口和出口的室，及由安装在所述室的涂布溶液通道中的过滤介质组成的涂布溶液过滤设备，其特征在于(g)所述涂布溶液过滤设备中的过滤介质的杨氏模量不小于200MPa及(h)过滤介质的孔径为0.05-100微米。
2、如权利要求1所述的单页型涂布机，其中所述涂布溶液过滤设备内的所述过滤介质包括一种烧结金属。
3、如权利要求1所述的单页型涂布机，其中在所述涂布溶液过滤设备内的所述涂布溶液的通道具有如下形状：从所述入口到所述过滤介质平滑地扩展和/或从所述过滤介质到所述出口平滑地收缩，并且所述扩展和/或收缩的比例满足下式(I)和/或(II)式所述的关系：
0.025≤hIN/(dFLT-dIN)≤1.0               (I)
0.1≤hOUT/(dFLT-dOUT)≤1.0               (II)
其中dIN：入口孔径(mm)
    dOUT：出口孔径(mm)
    dFLT：在过滤介质中实际用于过滤的直径(mm)
    hIN：从入口到过滤介质的距离(mm)
    hOUT：从出口到过滤介质的距离(mm)。
4、如权利要求3所述的单页型涂布机，其中一个筛板在所述涂布溶液过滤设备中安装在所述过滤介质的下游并邻近所述过滤介质，且所述筛板的孔面积所占的比例不小于60％。
5、如权利要求3所述的单页型涂布机，其中一个筛板在所述涂布溶液过滤设备中安装在所述过滤介质的上游并邻近所述过滤介质，及所述筛板的孔面积所占的比例不小于60％。
6、如权利要求3所述的单页型涂布机，其中在所述涂布溶液过滤设备的所述过滤介质的周边表面装配有密封圈，以防止形成任何死区。
7、一种制备单页型涂布底材的方法，在该方法中底材通过权利要求1-6中任何一项所述的单页型涂布机一个接一个地被涂布，从而制得涂布底材，其中从所述涂布溶液供应源提供的涂布溶液的粘度不超过100,000mPa·s。
8、如权利要求7所述制备单页型涂布底材的方法，其中所述涂布溶液是一种浆液。
9、如权利要求8所述制备单页型涂布底材的方法，其中所述浆液是一种颜料分散体。
10、如权利要求7所述制备单页型涂布底材的方法，其中涂布溶液在所述涂布溶液过滤设备中通过所述过滤介质的过滤速度不小于100g/s·m2。
11、如权利要求7所述制备单页型涂布底材的方法，其中压力计和阀依次安装在与所述涂布溶液过滤设备的涂布溶液出口相连的涂布溶液流动管道上；最初阀处于关闭状态，涂布溶液被供给涂布溶液过滤设备，从而提高了所述涂布溶液过滤设备的内部压力；而当通过压力计发现压力达到设定值时，该阀被突然打开以释放留在涂布溶液过滤设备内的空气。
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