CN100568026C - 一种高反射率彩色滤光片及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高反射率彩色滤光片，显示R-G-B三原色区域的滤光膜层与透光基片之间是在感光胶上形成的具有聚光效应的截面为梯形且是向滤光膜层拱起的金属薄膜。还公开了其制作方法包括截面为梯形且是向滤光膜层拱起的金属薄膜的制作，步骤：(1)清洗透光基片；(2)在透光基片上制作母模；(3)在母模感光胶的表面制作截面为梯形且是向滤光膜层拱起的金属薄膜。制作方法简单，采用截面为梯形且是向滤光膜层拱起的金属薄膜作为反射层，利用金属薄膜的两侧倾斜面将有限的反射光集中到一定视角范围的滤光膜层内，可以明显增加该视角范围内的光总强度，显著提高彩色滤光膜的反射率，使环境光较弱时的显示质量得到改善，有利于RE-LCD、TR-LCD的应用和推广。

Description

一种高反射率彩色滤光片及其制作方法

技术领域

本发明涉及带有液晶单元的偏振器的控制来自独立光源的光的强度、颜色、相位、偏振或方向的光学装置的结构上的连接，尤其是涉及一种用于半透型以及全反射型的液晶显示器的高反射率彩色滤光片及其制作方法。

背景技术

液晶显示器(Liquid Crystal Display，简称LCD)是一种被动式显示装置，需要借助于外界光源。按利用外界光源方式分类，液晶显示器包括反射型液晶显示器Reflective LCD，简称RE-LCD)；透射型液晶显示器(Transparent LCD，简称TS-LCD)和半透反射液晶显示器(Trans-ReflectiveLCD，简称TR-LCD)。其中RE-LCD发光所借助的辅助光源是前置光源(Front lighting system，简称FL)，在液晶单元的下部或后部配置反射板或偏振基，替代透射方式中使用的背光源，反射来自显示器前部的入射光来显示文字和图形。彩色显示是通过外置彩色滤光片(Colour Filter，简称CF)将白光转化为红、绿、蓝(简称R-G-B)三原色光束，控制光束的相位差发出不同颜色。常见的一种结构是在CF下面镀一层平面型金属膜，光通过CF到达金属膜然后反射出去，这种彩色滤光膜的反射率很低，在环境光较弱时显示质量欠差，限制了RE-LCD、TR-LCD的应用和推广。利用三角棱镜，将光聚集在一定的视角区域，可以增强该区域的光强，这个基本原理早已被人们利用，如3M公司的BEF增亮膜，由于其采用有机薄膜，因此容易成型，但是，尚未见有采用金属薄膜利用三角棱镜将光聚集在一定的视角区域，因为受到难以成型的制约。

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题是，克服上述现有技术的缺陷，提出一种采用金属薄膜利用三角棱镜将光聚集在一定的视角区域制作简单的高反射率彩色滤光片。

本发明所要解决的另一个技术问题是，克服上述现有技术的缺陷，提出一种简单的高反射率彩色滤光片的制作方法。

对于本发明的高反射率彩色滤光片来说，其技术问题通过以下的技术方案予以解决：

这种高反射率彩色滤光片，包括透光且导电的氧化铟锡(Indium TinOxide)膜(简称ITO导电膜)和透光基片，ITO导电膜下面是保护层(OeCota，简称OC层)，然后是分别显示R-G-B三原色区域的滤光膜层和黑色矩阵(Black matrix)遮光膜层(简称BM遮光层)。

这种高反射率彩色滤光片的特点是：在显示R-G-B三原色区域的滤光膜层与透光基片之间是在感光胶上形成的具有聚光效应的截面为梯形且是向滤光膜层拱起的金属薄膜。所述金属薄膜的两侧倾斜面可以将有限的反射光集中到一定视角范围的滤光膜层内，从而显著增加该视角范围的光反射效率。

对于本发明的高反射率彩色滤光片来说，其技术问题通过以下进一步的技术方案予以解决：

所述金属薄膜包括铝、银、铬或它们的合金蒸镀形成的金属薄膜。

所述金属薄膜其厚度为700纳米～3000纳米，截面梯形的两侧倾斜角为15°～45°，上下底边分别为10μm～15μm、12μm～18μm。

对于本发明的高反射率彩色滤光片的制作方法来说，其技术问题通过以下的技术方案予以解决：

这种高反射率彩色滤光片的制作方法，包括依次制备BM遮光层、分别显示R-G-B三原色区域的滤光膜层以及在BM遮光层、滤光膜层上涂覆OC层以及在OC层表面镀覆ITO导电膜，以上制作按照彩色滤光片的普通制程进行，涂覆OC层采用旋转涂布机和烘烤、固化设备，镀覆ITO导电膜采用低温磁控溅射或真空溅镀设备。

这种高反射率彩色滤光片的制作方法的特点是，还包括截面为梯形且是向滤光膜层拱起的金属薄膜的制作，依次有以下步骤：

(1)清洗透光基片；

(2)在透光基片上制作母模；

(3)在母模感光胶的表面制作截面为梯形且是向滤光膜层拱起的金属薄膜。

对于本发明的高反射率彩色滤光片的制作方法来说，其技术问题通过以下进一步的技术方案予以解决：

所述清洗透光基片是，将透光基片清洗、干燥，干燥温度为120℃～150℃，干燥时间为1小时～2小时；

所述在透光基片上制作母模是，在所述透光基片表面均匀涂布一层厚度为0.5μm～1μm的正性感光胶，然后除去剩余的胶剂，再进行曝光显影，在除去残留的显影液和清洗液后，将作为形成截面为梯形且是向滤光膜层拱起的金属薄膜的母模感光胶固化在透光基片上；

所述母模感光胶截面梯形的两侧倾斜角为15°～45°，上下底边分别为10μm～15μm、12μm～18μm。形状与大小根据像素的尺寸进行设计，母模感光胶的厚度通过调整旋转涂布机的旋转速度控制，曝光能量根据选用的正性感光胶材料特性进行相应调节。

所述在母模感光胶的表面制作截面为梯形且是向滤光膜层拱起的金属薄膜是，在所述母模感光胶表面采用蒸镀或溅射、掩膜(shadow mask)技术将金属蒸镀或溅射在其表面制作截面为梯形且是向滤光膜层拱起的金属薄膜。

所述蒸镀包括真空蒸镀。

所述真空蒸镀的真空度为1.0×10^-6Tor以上，蒸发速度为1埃/秒～50埃/秒，蒸发时间为5分钟～10分钟。金属薄膜的厚度为700纳米～3000纳米，根据具体需要通过控制蒸发速度和时间予以调节。

所述溅射包括真空磁控溅射、真空电子溅射。

本发明与现有技术对比的有益效果是：

本发明的制作方法简单，采用截面为梯形且是向滤光膜层拱起的金属薄膜作为反射层，利用金属薄膜的两侧倾斜面将有限的反射光集中到一定视角范围的滤光膜层内，可以明显增加该视角范围内的光总强度，显著提高彩色滤光膜的反射率，使环境光较弱时的显示质量得到改善，有利于RE-LCD、TR-LCD的应用和推广。

附图说明

下面结合具体实施方式并对照附图对本发明进一步说明。

图1是本发明具体实施方式的结构示意图；

图2是本发明具体实施方式的利用金属薄膜的两侧倾斜面增强反射光的原理示意图；

图3是现有技术未利用金属薄膜的两侧倾斜面增强反射光的对照示意图。

具体实施方式

如图1所示的高反射率彩色滤光片，包括ITO导电膜1和透光基片8，ITO导电膜1下面是OC层2，然后是分别显示R-G-B三原色区域的滤光膜层3、4、5和BM遮光层6，其中滤光膜层3、4、5是由颜料分散型有机彩色涂料制得的具有R-G-B三着色单元构成，BM遮光层6具有多个网格点，配置在透光基片8表面上并将其部分表面暴露，滤光膜层3、4、5配置于BM遮光层6的网格点之间，OC层2配置于滤光膜层3、4、5和BM遮光层6上面。在显示R-G-B三原色区域的滤光膜层3、4、5与透光基片8之间是在感光胶上形成的具有聚光效应的截面为梯形且是向滤光膜层拱起的金属薄膜7，其厚度为1500纳米，截面梯形的两侧倾斜角为30°，上下底边分别为12μm、15μm。

OC层2用于提高平整度以及避免溅射ITO导电膜时对滤光膜层3、4、5的有机彩色涂料的损害；滤光膜层3只让红光通过，滤光膜层4只让绿光通过，滤光膜层5只让蓝光通过；BM遮光层6用于防止背光漏过，提高对比度；截面为梯形的金属薄膜7位于滤光膜层3、4、5与透光基片8之间，可以将有限的反射光集中到一定视角范围内，从而显著增加该视角范围的光反射效率。图2、3是本具体实施方式与现有技术的光反射效率的对比示意图。图2中的9-1、9-2和图3中的9是入射光，图3中的10-1、10-2和图3中的10是反射光，由于入射光9-1、9-2照射到截面为梯形且是向滤光膜层拱起的金属薄膜7的两侧倾斜面，遵循反射原理，反射光10-1、10-2主要分布在正中央位置，因此将四面八方有限的反射光集中到中央附近位置，使该一定视角范围的反射光强显著增加。

如图1所示的高反射率彩色滤光片的制作方法，包括依次制备BM遮光层6、分别显示R-G-B三原色区域的滤光膜层3、4、5以及在BM遮光层6、滤光膜层3、4、5上涂覆OC层2以及在OC层2表面镀覆ITO导电膜1，以上制作按照彩色滤光片的普通制程进行，涂覆OC层2采用旋转涂布机和烘烤、固化设备，镀覆ITO导电膜1采用低温磁控溅射设备，还包括截面为梯形且是向滤光膜层拱起的金属反射薄膜7的制作，依次有以下步骤：

(1)清洗透光基片8

将尺寸为370×470×0.5mm的抛光玻璃作为透光基片8清洗、干燥，干燥温度为1350℃，干燥时间为1.5小时；

(2)在透光基片上制作母模

在透光基片8表面均匀涂布一层厚度为0.8μm的日本东丽公司出品的PI-1000正性感光胶，然后除去剩余的胶剂，再进行曝光显影，在除去残留的显影液和清洗液后，将作为形成截面为梯形且是向滤光膜层拱起的金属薄膜的母模感光胶固化在透光基片8上；

(3)在母模感光胶的表面制作截面为梯形且是向滤光膜层拱起的金属薄膜

在所述母模感光胶表面采用真空蒸镀射、掩膜(shadow mask)技术将金属蒸镀在其表面制作截面为梯形且是向滤光膜层拱起的金属薄膜7。

所述母模感光胶截面梯形的两侧倾斜角为30°，上下底边分别为12μm、15μm。

所述真空热蒸镀的真空度为1.0×10^-6Tor以上，蒸发速度为25埃/秒，蒸发时间为8分钟。

将本具体实施方式制作的彩色滤光片用于制造单元间隙设计为5微米的TR-LCD。液晶盒结构的设计除滤光膜外其他与一般TR-LCD基本相同。透明电极的电阻等于10Ω；定向层厚度范围为300～1000

液晶盒盒厚5.0μm，扭曲角240°，延迟量800nm，盒中间衬垫料采用积水KBS系列黑色球；液晶材料由MERCK公司出品，液晶膜补偿偏光片由住友化学公司出品，上偏光片带有补偿值为660nm、180°扭曲角的液晶补偿膜，下偏光片带有补偿值为138nm的一片四分之一波长的补偿膜。

作为对照件，将现有技术未利用金属薄膜的两侧倾斜面增强反射光的彩色滤光片用于制造单元间隙设计为5微米的TR-LCD。除彩色滤光片的制作不同外，其它制作全同。

本具体实施方式制作的TR-LCD反射显示时的色度、亮度测试参数见表1。

表1

现有技术制作的TR-LCD反射显示时的色度、亮度测试参数见表2。

表2

显然，采用本发明制作的显示器件的色度和亮度参数，都远远优于现有技术制作的彩色滤光片制造的TR-LCD。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种高反射率彩色滤光片，包括ITO导电膜和透光基片，ITO导电膜下面是OC层，然后是分别显示R-G-B三原色区域的滤光膜层和BM遮光层，其特征在于：

显示R-G-B三原色区域的滤光膜层与透光基片之间是在感光胶上形成的具有聚光效应的截面为梯形且是向滤光膜层拱起的金属薄膜。

2.按照权利要求1所述的高反射率彩色滤光片，其特征在于：

所述金属薄膜包括铝、银、铬或它们的合金蒸镀形成的金属薄膜。

3.按照权利要求1或2所述的，其特征在于：

所述金属薄膜其厚度为700纳米～3000纳米，截面梯形的两侧倾斜角为15°～45°，上下底边分别为10μm～15μm、12μm～18μm。

4.一种高反射率彩色滤光片的制作方法，包括依次制备BM遮光层、分别显示R-G-B三原色区域的滤光膜层以及在BM遮光层、滤光膜层上涂覆OC层以及在OC层表面镀覆ITO导电膜，其特征在于：

还包括截面为梯形且是向滤光膜层拱起的金属薄膜的制作，依次有以下步骤：

(1)清洗透光基片；

(2)在透光基片上制作母模；

(3)在母模感光胶的表面制作截面为梯形且是向滤光膜层拱起的金属薄膜。

5.按照权利要求4所述的高反射率彩色滤光片的制作方法，其特征在于：

所述在透光基片上制作母模是在所述透光基片表面均匀涂布一层厚度为0.5μm～1μm的正性感光胶，然后除去剩余的胶剂，再进行曝光显影，在除去残留的显影液和清洗液后，将作为形成截面为梯形且是向滤光膜层拱起的金属薄膜的母模感光胶固化在透光基片上。

6.按照权利要求5所述的高反射率彩色滤光片的制作方法，其特征在于：

所述母模感光胶截面梯形的两侧倾斜角为15°～45°，上下底边分别为10μm～15μm、12μm～18μm。

7.按照权利要求6所述的高反射率彩色滤光片的制作方法，其特征在于：

所述在母模感光胶的表面制作截面为梯形且是向滤光膜层拱起的金属薄膜是在所述母模感光胶表面采用蒸镀或溅射、掩膜技术将金属蒸镀或溅射在其表面制作截面为梯形且是向滤光膜层拱起的金属薄膜。

8.按照权利要求7所述的高反射率彩色滤光片的制作方法，其特征在于：

所述蒸镀包括真空蒸镀。

9.按照权利要求8所述的高反射率彩色滤光片的制作方法，其特征在于：

所述真空蒸镀的真空度为1.0×10^-6Tor以上，蒸发速度为1埃/秒～50埃/秒，蒸发时间为5分钟～10分钟。

10.按照权利要求7所述的高反射率彩色滤光片的制作方法，其特征在于：

所述溅射包括真空磁控溅射、真空电子溅射。

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