[发明专利]用于彩色显示的彩色滤色片的制备方法

说明书

本发明涉及一种用于彩色显示的彩色滤色片的制备方法，属化工材料技术领域。

由于液晶显示器具有体积小、重量轻、驱动电压低、功耗低等优点，已广泛用于袖珍式彩色电视机和笔记本电脑显示器。随着信息技术和多媒体技术的快速发展，对彩色液晶显示器的需求也将大大增加。日本日立公司预测，到2000年液晶显示器的市场销售金额约为170亿美元。

彩色滤色片是液晶显示器实现彩色化的关键部件，它的基本结构如图1所示：在玻璃基板上先做一层黑网格，网格内分别用光刻技术涂上红、绿、蓝三基色。这些颜色是通过将有机颜料分散在光刻胶中经涂胶、曝光、显影等工艺形成的。

目前用于彩色滤色片制作的光刻胶主要有两大类：

一类是日本凸版印刷株式会社开发的光引发自由基聚合型光刻胶。该类光刻胶存在一个不可避免的缺点，它的光反应受到氧气的阻聚作用。因此，在曝光过程中，常常需要在光刻胶上面再覆盖一层聚乙烯醇以隔断氧气的影响或在氮气保护下进行，这就使工艺变得复杂，同时也增加了成本。此外，在这一方法中，使用有机液体做溶剂，对人体有毒性，而且污染环境。

另一类是大日本印刷株式会社和日本纤维高分子研究所共同开发的光交联型光刻胶。该类光刻胶是聚乙烯醇的衍生物，它具有感光度高，制作简便的优点，同时，整个工艺都采用水性体系，无污染性。

在上述水性体系中，颜料的分散是至关重要的问题，因为有机颜料在水中很难分散，必须选择合适的分散剂。在已有的专利中(日本专利昭60-129738，平2-208602，平2-804)提到的分散剂有非离子型表面活性剂、全氟类表面活性剂和有机颜料的衍生物等，但这些分散剂的分散效果与有机颜料在有机体系中的分散效果相比较差，不能很好地满足彩色滤色片制作的要求。

本发明的目的是设计一种用于彩色显示的彩色滤色片的制备方法，改变已有技术的制备工艺，以实现以下目的：

(1)改进有机颜料在水性体系中的分散程度，从而提高彩色滤色片的光学性能，使之达到与有机体系中相近的结果。

(2)提高彩色滤色片的耐热性、耐候性和耐化学药品性。

(3)采用黑色颜料作为遮光性物质，将其分散在光刻胶中，利用光刻技术制作黑网格。与传统工艺中利用溅射铬及铬氧化物的方法相比，具有成本低、污染小、反射率低等优点。

本发明设计的用于彩色显示的彩色滤色片的制备方法，由以下各步骤组成：

(1)制备着色光刻胶：着色光刻胶的组成(重量百分比)为：感光性聚乙烯醇衍生物2～5，高分子分散剂0.89～0.92，醇类溶剂15～45，颜料：2～15，水：48～80；

将光刻胶溶解于水与醇的混合溶剂(水与醇的重量比为1∶1至5∶1)中，配成浓度为2.5～6％的溶液，再加入高分子分散剂(浓度为0.2～2％)，然后将1.0～5.0克颜料加入光刻胶溶液中，用超声波(功率为100～500W)预分散50～100分钟，最后，将混合物倒入砂磨罐中，研磨分散10～18小时，经过滤，离心得到着色光刻胶；

(2)将上述第一步的光刻胶光刻到基片上，其流程如下：清洗基片(玻璃、硅片、树脂)，涂布着色光刻胶，前烘80～100℃，5～15分钟，曝光，80～100mJ/cm²，超声波(功率100～500W)显影，5～15分钟，后烘，100～120℃，5～15分钟；

(3)对光刻后的彩色滤色片进行后处理：

将上述第二步所得彩色滤色片在150～200℃下加热0.2～2小时，即为用于彩色显示的彩色滤色片。

本发明所用的光刻胶为感光性聚乙烯醇衍生物，其分子结构为：其中R为氢或烷基，X-为甲基硫酸根离子、卤素离子Cl-或Br-、磷酸根离子。所用的溶解光刻胶的醇类溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇以及乙二醇独甲醚、乙二醇独乙醚、乙二醇独丁醚、乙二醇乙醚乙酸酯中的任何一种。所用的高分子分散剂为：聚氧乙烯-聚氧丙烯、聚乙烯醇、聚乙烯醚、聚丙烯酰胺、甲基丙烯酸共聚物、马来酸共聚物、乙烯吡啶共聚物、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯亚胺中的任何一种。

用本发明的方法制得的彩色滤色片分辨率可达到10微米，远远高于彩色显示的要求。其光透过率及色度坐标与用有机体系制得的彩色滤色片很相近，且具有很好的耐热性、耐候性和耐化学药品性。

表3本发明中的彩色滤色片的耐性检验结果