滤色器、显示装置及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种滤色器、显示装置及其制造方法。当通过使用干膜压合方法生产滤色器时，如果使用了事先设置的树脂质黑矩阵，在附连形成有色层所需的干膜的过程中，由于树脂质黑矩阵中明显的高度差，当干膜跨过树脂黑矩阵不同高度位置时，会在靠近树脂质黑矩阵和衬底的有色层之间生成泡沫，并因而易于在有色层中产生退色。为防止这种现象发生，通过事先设置树脂质黑矩阵边缘部分的高度低于其他部分，将空气引入树脂质黑矩阵边缘部分的上部分中，从而最终防止在有色层和衬底之间生成泡沫。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种可用于例如液晶显示器的显示装置的滤色器、使用该滤色器的显示装置以及制造该滤色器和显示装置的方法。
技术介绍
近些年来，由于其重量轻、结构薄、低能耗、低电压可驱动性以及对人体的最低物理影响方面的优越特性，液晶显示器(下文仅将其称为LCD)的实际应用范围得到了快速的扩展。尤其是，彩色LCD的可应用领域急剧扩展，以至于成为最能和用于个人计算机以及与时下流行的多媒体兼容的各种复杂装置的最新显示器兼容的一种。在可以在工业领域中实际用于各种用途的彩色LCD显示装置的各种领域中，根据显示模式和驱动方法划分，一种属于应用扭曲向列模式(TN)的“有源矩阵”类型(下文仅将其成为AM)，另一种属于应用“超扭曲向列(STN)”模式的“多元”(multiplex)类型，这两种类型的显示装置都分别占据主流。此外，还提出了各种LCD驱动方法，从而基于各种显示模式和驱动方法提高彩色LCD显示装置在相关产业中的生产。上述LCD模式“TN”和“STN”在彩色显示领域采用共同的原理。具体地，根据三种原色将各像素分成大量的点。接下来，通过适当地控制施加给每个分离点中的LCD层的电压，可以依不同的点控制光透射性。结果，从三种不同原色合成所得并具有受控光透射性的某种色彩就变成了一种具体的色彩，并将显示在对应像素中。通常，三原色是红(R)，绿(G)和蓝(B)。即使在使用其他驱动方法的情况下，彼此之间的彩色显示原理也保持相同，换言之，在上述TN和STN模式中是相同的。为了使三原色中对应于某单个点的一种颜色可选择地穿透该点，需要应用滤色器(CF)。该虑色器设置在对着两个衬底中的一个的液晶层的表面上，所述衬底由玻璃制成并构成LCD。在有源矩阵(AM)类型LCD中，通常将滤色器设置在没有设置薄膜晶体管(TFT)或二极管(MIM)的相对衬底的表面上。在基于上述“超扭曲向列(STN)”的LCD中，滤色器设置在一对条形衬底的任意一个上。下面描述LCD的构成。滤色器的构成在滤色器CF上形成带有三种原色中的一种的一定数量的彩色层。然后，为了屏蔽掉光线，在各彩色层之间的缝隙上形成黑矩阵BM，也将和黑矩阵形成在那些需要防止光泄漏的部分上以及显示区域的边缘上。有一种的常规方法通过先在玻璃衬底上形成黑矩阵然后再在黑矩阵上形成彩色层来形成彩色层和黑矩阵BM。而另一种方法先在玻璃衬上形成彩色层，然后形成黑矩阵以埋覆彩色层之间的缝隙。然后，在完成彩色层和黑矩阵的形成之后，还存在这样一种情况在彩色层和黑矩阵上形成上覆层OC，从而使滤色器的表面完全平整。但是，设置上覆层的额外步骤迫使涂覆过程引起大的工作量和少的产量，从而致使制造滤色器的过程导致生产成本的显著增加。从滤色器大量生产的观点来看，最好尽量将形成上覆层的过程删除。在随后的步骤中，为了驱动LCD显示装置，在压制于玻璃衬底上的那些层上形成透明电极。该透明电极由铟锡氧化物(ITO)构成。在形成加入LCD显示装置中的TFT的情况下，将ITO布图形成在LCD装置的整个表面上。在形成加入LCD显示装置或基于“超扭曲向列(STN)”的LCD显示装置的上述二极管的情况下，形成彼此相同的条形布图。黑矩阵的构成为构成黑矩阵，使用例如铬的金属材料或者黑色的树脂质材料。当使用金属材料时，由于铬的毒性，近来主要应用形成为双层的镍和钨。在这种结构中，镍层设置在显示侧，而具有极高反射系数的钨层设置在阵列部分上。考虑到光屏蔽效应，将黑矩阵的材料设置成具有最小大约为3的光密度(OD)。为了确保所需的光密度，在使用金属铬的情况下，需要最小膜厚大约为0.1μm。在使用黑色树脂质材料的情况下，需要最小膜厚大约为1-2μm。近年来，由于主要用于构成薄膜晶体管和二极管的金属钽元素变得非常难以获得和昂贵的市场趋势，铝由于其低阻抗值、便宜的造价和高反射系数而在实际应用中更加普遍。但是，由于具有极高反射系数的铝和黑矩阵材料会造成多重反射，所以造成了特性不均一。为了处理该问题，迫切需要降低在滤色器部分上的黑矩阵的反射系数，随着而来的，在用于降低反射系数的设置方面有所进展。从适当的特性角度看来，希望用黑色树脂质材料形成黑矩阵，从而满足降低黑矩阵反射系数的要求。和金属铬60％的反射系数相比，黑色树脂质材料的反射系数仅为1％到3％。此外，黑色树脂质材料的反射系数范围更加不依赖于波长，并显示中性的黑色阴影。另一方面，黑色树脂质膜形成为基本1到2μm，因此，作为一个潜在的问题，这种厚度很有可能会不利地影响滤色器的表面平整性。为了降低反射系数，有另一种形成黑矩阵的方法，其由氧化铬(chromium-oxide)层和金属铬层的压合层组成或者由镍层和钨层的压合层组成。但是，在这种情况下，和由黑色树脂质材料组成的黑矩阵相比，上述任何一种压合层均显示出3-5％的反射系数，高于黑色树脂质材料的反射系数，并且，不同于黑色树脂质材料的中性黑色阴影，上述压合层具有篮紫色的阴影，这是另外一个问题。此外，通常，在形成膜的过程中，通过溅射方法处理金属双层，因此，这一过程导致生产率降低，从而使生产成本升高，这是另一个负面的问题。形成树脂质黑矩阵的方法有多种利用树脂质材料在玻璃衬底上形成黑矩阵的方法。下面描述典型的示例。方法1首先，对玻璃衬底表面涂覆负性感光黑色树脂质材料，从而在其上形成薄膜。该过程能够通过使用旋转涂覆机为衬底表面涂覆黑色树脂质材料而实现，或者通过将先前形成为薄膜的一片黑色蚀刻材料粘附在玻璃衬底的表面上而实现，或者通过应用分级涂覆工艺而实现。接下来，透过具有预定黑矩阵布图的光掩膜对玻璃衬底进行紫外线(UV)照射，从而使黑色树脂材料的暴露部分硬化。然后，通过利用显影过程除去黑色树脂质材料的未曝光部分，这样就最终形成了黑矩阵。方法2首先，和方法1中的一样，在玻璃衬底的整个表面上分布负性感光无色树脂质材料，以形成薄膜。接下来，和方法2中的一样，对树脂质膜进行曝光和显影，以形成最初黑矩阵的布图。接下来，通过应用例如非电解镀覆方法或染色(dyeing)方法而使形成布图的部分着色而带有黑色阴影。方法2首先，和方法1一样，在玻璃衬底的整个表面上分布和显影过程兼容的黑色树脂质材料。接下来，在材料的表面上形成正性光刻胶布图，然后，和方法1中的一样，顺序执行曝光和显影过程。在执行显影过程的过程中，将光刻胶和黑色树脂质材料一起除去。接下来，通过应用热处理，黑色树脂质材料被交联和硬化。最后，将未曝光的光蚀刻元件除去。形成有色层首先，先将有色染料扩散到树脂质材料中。然后，将包含有扩散染料的树脂质材料分布到玻璃衬底的整个表面上，以形成薄膜。在接下来的步骤中，通过应用光蚀刻(photolithographic)方法对薄膜进行构图，使其具有预定形状(在以后的描述中将该方法称作“染料扩散法”)。然后通过具有以下步骤的方法中的任意一种形成有色层一种方法，其首先在玻璃衬底的整个表面上分布感光树脂质材料以形成薄膜，并将薄膜构图成预定形状，然后对预定形状的薄膜上色；一种方法，其首先使有色染料扩散到树脂质材料中，然后将有色树脂质材料以预定布图印制到玻璃衬底的表面上(该方法在下文描述中被称为“印制方法”)；一种方法，其首先使燃料和树脂质材料结合在一起地扩散到溶液中，然后通过电沉积过程在玻璃衬底上形成预定布本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过将有色膜粘结在衬底上而制造滤色器的方法，所述衬底上形成有树脂黑矩阵，包括如下步骤：事先在树脂黑矩阵中形成高度差，这样，树脂黑矩阵相对粘结有色膜的方向位于上游的边缘部分低于树脂黑矩阵的其他部分。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：松冈康司，竹场光弘，滝井健司，德田刚，
申请(专利权)人：夏普株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]