滤色器及其制造方法以及显示装置的制作方法

专利名称：滤色器及其制造方法以及显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及显示装置技术，更具体地涉及滤色器、制造该滤色器的方法以及包括该滤色器的显示装置。
背景技术：
由于近年来具有显示装置的电子设备(诸如个人计算机(PC)、视觉娱乐系统、移 动电话、便携式数字助理(PDA)以及便携式电影播放器)的市场膨胀，人们积极开发了各种 显示装置，诸如液晶显示器(LCD)、场发射显示器(FED)、电泳显示器(EPD)、液体调色剂显 示器(liquid toner display)以及磁性球显示器(magnetic ball display)。在这些显示 装置中，EPD、液体调色剂显示器和磁性球显示器是下一代显示装置，它们由于优良的便携 性和柔韧性而可以用作电子纸。这些显示装置采用通过透射或反射光而形成具有颜色的图像的滤色器。已经采用 了诸如染色、颜料分散和电沉积的常规方法来制造滤色器。近来这些常规方法已经让位于 喷墨印刷，喷墨印刷能够通过一次印刷工艺形成具有两种和多种颜色的图像。然而，喷墨印 刷具有这样的问题由于着色剂配方会快速硬化，所以染色剂配方在被分散到基板上之前 将退化或变厚。喷墨印刷还具有另一个问题由于难以控制从喷墨喷嘴喷出的油墨量并且 喷嘴之间的干扰经常发生，所以难以制造颜色均勻分布的滤色器。

发明内容
技术问题本发明提供一种滤色器，其能够通过不论像素颜色地在单次工艺中产生两个和多 个颜色而保证高产率，并能够通过保证具有各自颜色的像素在透射率、颜色再现和滤色器 厚度上的均勻性而提供优良的颜色表现。本发明还提供了包括该滤色器的显示装置。技术方案根据本发明的一个方面，提供了一种滤色器，该滤色器包括基板；以及层叠在基 板上的至少一个光敏显色层，该光敏显色层具有像素部分，其中像素部分由通过光敏显色 层的曝光和显影形成的局部显色区来限定。基板可以包括从由玻璃、陶瓷、晶体材料和聚合物树脂构成的组中选出的至少一 种。聚合物树脂可以包括从由三乙酰基纤维素、环烯聚合物(COP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯、 聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸丁酯、多芳基化合物、聚丙烯酸酯、聚萘二甲酸乙二 醇酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚酰亚胺及其组合构成的组中选出的任何一种。光敏显色层可以包括青色显色层、品红色显色层和黄色显色层中的至少之一。青 色显色层、品红色显色层和黄色显色层的局部显色区可以彼此重叠以形成像素分隔区域。 滤色器还可以包括形成在基板上的图案化矩阵层。矩阵层可以由从黑色银胶体、树脂基材 料和抗反射金属构成的组中选出的任何一种形成。滤色器还可以包括形成在光敏显色层上的保护层。根据本发明的另一方面，提供了一种包括该滤色器的显示装置。显示装置还可以 包括形成在基板上或基板中的发光元件。显示装置还可以包括形成在基板上或基板中的驱 动元件。有益效果由于根据本发明的滤色器包括能均勻形成的光敏显色层，所以能够获得具有各自 颜色的像素在透射率、颜色再现和厚度上的均勻性。此外，根据本发明的显示装置能够通过 采用该滤色器而提供具有优良的颜色再现的图像。由于根据本发明的滤色器制造方法能够通过曝光工艺不论颜色地同时实现两个 和多个像素部分，优选地实现全部颜色，所以能够保证滤色器的高产率。


图1是示出根据本发明实施例的滤色器制造方法的流程图。图2A到2C是根据本发明实施例的被图1的方法采用的各印刷支撑结构的截面 图。图3A和3B是根据本发明实施例的被图1的方法采用的各曝光装置的示意图。图4是根据本发明实施例的通过图1的方法制造的滤色器的截面图。图5是根据本发明实施例的包括滤色器的电泳显示(EPD)装置的截面图。
具体实施例方式现在将参照附图对本发明做更为充分的描述，附图中示出了本发明的示范性实施 例。然而，本发明可以以不同的形式实施，而不应被解释为仅限于此处所述的实施例。 并且，提供这些实施例是为了使本公开透彻和完整，并将本发明的范围充分传达给本领域 的技术人员。还应当理解，当称一层在另一层或基板“上”时，它可以直接在另一层或基板 上，或者还可以存在插入的层。附图中，为清晰起见，层和区域的厚度及组件的尺寸可以被夸大，相同的附图标记 始终指代相同的元件。如此处所用的，术语“和/或”包括一个或多个所列相关项目的任何 及所有组合。这里所用的术语仅仅是为了描述具体实施例，并非要限制示例性实施例。如此 处所用的，除非上下文另有明确表述，否则单数形式“一(a)”、“一(an)”和“该(the) ”均 同时旨在包括复数形式。还应当理解，这里使用的术语“包括(comprise)”和/或“包括 (comprising) ”明确了所述特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其组合的存在，但并不 排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其组合的存在或增加。应当理解，虽然这里可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、组件、区域、层 和/或部分，但这些元件、组件、区域、层和/或部分不应受限于这些术语。这些术语仅用于 将一个元件、组件、区域、层或部分与另一个区域、层或部分区别开。因此，以下讨论的第一 元件、组件、区域、层或部分可以称为第二元件、组件、区域、层或部分，而不脱离示例性实施 例的教导。
这里参照理想的示例性实施例的截面图来描述示例性实施例。因而，举例来说，由 制造技术和/或公差引起的图示形状的变化是可能发生的。因此，示例性实施例不应被解 释为仅限于此处示出的区域的具体形状，而是可以包括由例如制造引起的形状偏差在内。这里使用的术语“光”是指光化辐射(actinic radiation)，包括可见光以及能够 引起诸如氧化、还原或光分解的化学反应的紫外线和红外线。此外，这里使用的术语“透明” 是指具有足以适用于全波段(all band)的光或者特定波段(例如蓝波段、绿波段或红波 段)的光的透明性。这里使用的术语“蓝波段”是指在约370至约500nm之间的频率范围， “绿波段”是指在约500至约570nm之间的频率范围，“红波段”是指在约570至约750nm之 间的频率范围。光敏显色层(light sensitive color developing layer)的暴露到透射穿过彩 色膜(color film)的光并随后通过显影工艺展现出各个颜色的区域在这里被称为局部显 色区(partial color developing region)。图1是示出根据本发明实施例的滤色器的制造方法的流程图。图2A到2C分别是 根据本发明不同实施例的用于制造滤色器的印刷支撑结构100AU00B和100C的截面图。参照图1和图2A，所提供的印刷支撑结构100A包括基板IOa ；以及光敏显色层 20a，包括堆叠在基板IOa上的一个或多个光敏显色层21、22和23。基板IOa可以由高强度 的透明无机材料形成，例如玻璃、晶体或金属氧化物。备选地，基板IOa可以由诸如聚合物树脂材料的柔性透明材料形成以用于柔性显 示面板。柔性透明材料可以包括从由三乙酰基纤维素(triacetyl-cellulose)、环烯聚合物 (COP :cyclo-olefin polymer)、聚对苯二甲酸乙二醇酉旨(polyethylene ter印hthalate)、 聚碳酸酯(polycarbonate)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate)、聚 丙烯酸丁酯(polybutyl acrylate)、多芳基化合物(polyarylate)、聚丙烯酸酯 (polyacrylate)、聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate)、聚对苯二甲酸丁二 酯(polybutyleneter印hthalate)、聚酰亚胺(polyimide)及其组合构成的组中选出的任 何一种。备选地，基板IOa可以具有复合结构，在该复合结构中堆叠有由至少一种透明无机 材料形成的层和由至少一种聚合物树脂材料形成的层。根据另一实施例，发光元件可以设置在基板IOa与光敏显色层21、22和23之间以 提供自发射显示装置。发光元件可以形成在基板IOa上或者形成在基板IOa中，但本发明 不限于此，并且可以进行如下所述的或为本领域技术人员公知的任何修改。可选地，用于驱 动发光元件的驱动元件(例如薄膜晶体管(TFT))可以设置在基板IOa中。图2B是示出包 括形成在基板IOb上的有机发光二极管(OLED)的印刷支撑结构100B的截面图。参照图2B，基板IOb可以是透明基板，诸如在半导体制造工艺中通常使用的玻璃 基板或者单晶或多晶陶瓷基板。下层11 (诸如氮化硅层或氧化硅层)可以作为缓冲层形成 在基板IOb上。由多晶硅形成并且包括沟道区CH和源极/漏极区S/D的半导体层12可以 形成在下层11上，栅极绝缘层13和栅极电极14可以依次堆叠在半导体层12上。由例如氧 化硅通过等离子体化学气相沉积(CVD)制成的层间绝缘层15可以形成在栅极电极14上。 源极/漏极电极16可以设置在层间绝缘层15上，并且源极/漏极电极16电连接到形成在 半导体层12中的源极/漏极区S/D。由氮化硅形成的钝化层17可以覆盖源极/漏极电极 16。
半导体层12、栅极绝缘层13、源极/漏极电极16和栅极电极14可以构成TFT DV。 扫描信号线(未示出)可以连接到栅极电极14，图像信号线(未示出)可以连接到源极/ 漏极电极16，从而TFT EV能够用作驱动以下讨论的OLED EV的有源矩阵型驱动元件。多个第一电极Ml平行地布置在钝化层17上，并以像素为单位(pixel-by-pixel basis)彼此间隔开。第一电极Ml是阳极，并可以是诸如氧化铟锡(IT0)或氧化铟锌(IZ0) 的透明导电层。第一电极Ml通过形成在钝化层17中的通孔电连接到源极/漏极电极16。 用于使第一电极Ml绝缘的绝缘层18可以形成在钝化层17上，用于限定像素区PX1、PX2和 PX3的肋19可以设置在绝缘层18上。由有机材料制成的发光层L1可以形成在第一电极Ml的没有被绝缘层18覆盖的 部分上。用于将空穴注入到发光层L1中的缓冲层L2可以形成在发光层L1与第一电极Ml 之间。第二电极M2设置在发光层L1上。第一电极Ml、第二电极M2以及设置在第一电极 Ml与第二电极M2之间的发光层L1可以构成OLED EV。如果发光层L1是具有单个带隙的发光层(其发射单色光，例如蓝光)，则可以在 第二电极M2上形成一个或多个光敏显色层20b，以制造可以形成彩色图像的显示装置。在 此情况下，光敏显色层20b可以形成在由肋19限定的像素区PX1、PX2和PX3中，如图2B所 示。然而，本发明不限于此，平坦化层(未示出)可以设置在肋19之间，光敏显色层20b可 以形成在平坦化层上。光敏显色层20b通过以下讨论的曝光和显影而加工成滤色器。根据另一实施例，为了提供双侧发射型发光元件，光敏显色层20b还可以形成在 基板10b的底表面上。尽管在图2B中OLED EV设置在基板10b与光敏显色层20b之间，但 本发明不限于此，诸如无机发光器件的自发射发光元件可以设置在基板10b与光敏显色层 20b之间。根据另一实施例，诸如液晶显示器(IXD)的非发射显示装置可以通过在基板10b 上或基板10b中仅形成诸如前述TFT的驱动元件来提供。图2C是包括设置在形成有驱动 元件的基板10c上的光敏显色层20c的印刷支撑结构100C的截面图，其可以用于非发射显
示装置。参照图2C，包括驱动元件的阵列层AL(其与图2B中的TFT DV相同或相似)形成 在基板10c上。黑矩阵层BM可以形成在基板10c上。结构与图2A的光敏显色层20a相同 的的光敏显色层20c可以形成在阵列层AL上。层间绝缘层15可以设置在阵列层AL与光 敏显色层20c之间。电连接到阵列层AL的TFT的像素电极M3可以形成在光敏显色层20c 上。光敏显色层20c用于通过以下讨论的曝光和显影来形成滤色器。一旦形成滤色器，通过将包括面对像素电极M3的公共电极(未示出)的另一个基 板与基板10c对准并将液晶分子LC填充在该另一个基板与基板10c之间，可以制造得到 LCD装置。如果滤色器以这样的方式通过在包括驱动元件的阵列层AL上形成光敏显色层 20c来实现，则可以获得阵列上滤色器(C0A:color f ilter-on-array)型的LCD装置，以避 免驱动元件和数据布线与滤色器未对准。前述显示装置是示范性的，基板的位置、形状和结构以及用于形成滤色器的光敏 显色层可以根据显示装置来适当地改变，而不背离本发明的范围。此外，尽管发光元件和/ 或驱动元件被描述为分离的构件以提供图2A到图2C中的自发射显示装置和非发射显示装 置(non-emissive display device)，但是这些元件、包括这些元件的元件层和基板可以在这里分别或共同地称作基板。现在将详细描述图2A到图2C的光敏显色层20a、20b和20c。光敏显色层20a、20b和20c可以包括图2A中示出的一个或多个光敏显色层21、22和23，每个光敏显色层由通过下面讨论的曝光和显影而可以显现出特定颜色的材料形 成。参照图2A，每个光敏显色层21、22和23可以包括分散的染料形成耦合剂(dye forming coupler)、卤化银晶粒以及用于结合染料形成耦合剂与卤化银晶粒的粘合剂，如同用于普 通颜色的照相纸的卤化银乳剂层。备选地，光敏显色层21、22和23可以包括非银基的 照相材料，例如铬盐、氯化铁II、重氮化合物(diazo compound)和σ-奎宁二叠氮化物 (σ -quinine diazide)，替代卤化银晶粒或者与卤化银晶粒一起。粘合剂可以是膜形成剂，例如凝胶、褐藻酸或胶乳聚合物。每个光敏显色层21、22 和23可以通过制备胶体然后将该胶体涂布在基板IOa上而形成，在该胶体中染料形成耦 合剂与卤化银晶粒均勻地分散在已知的合适溶剂中。备选地，每个光敏显色层21、22和23 可以通过制备固态膜形式的胶体然后将该胶体附着或层叠到基板IOa而形成。光敏显色层 21,22和23可以具有均勻的厚度，因为它们作为涂布层或固态膜堆叠在基板IOa上，显色 成分(也就是，染料形成耦合剂和卤化银晶粒)可以均勻地分布在光敏显色层21、22和23 中。在本发明的实施例中，光敏显色层21、22和23可以对构成基色的红波段、绿波段 和蓝波段之一敏感。例如，光敏显色层21可以是对红波段敏感的红光敏显色层，光敏显色 层22可以是对绿波段敏感的绿光敏显色层，光敏显色层23可以是对蓝波段敏感的蓝光敏 显色层。在此情况下，青色(C)染料耦合剂、品红(M)染料耦合剂和黄色(Y)染料耦合剂可 以分别包括在光敏显色层21、22和23中。为了提供C染料耦合剂，可以使用例如苯酚耦合剂、萘酚耦合剂或它们的衍生耦 合剂。为了提供M染料耦合剂，可以使用例如吡唑啉酮耦合剂(pyrazolone coupler)、丙炔 腈耦合剂(cyanoacethyl coupler)或它们的衍生耦合剂。为了提供Y染料耦合剂，可以使 用酰基乙酰胺耦合剂(acylacetamidecoupler)或它的衍生耦合剂。由于三个光敏显色层21、22和23分别对可见光谱的三个基本区域敏感，所以可以 提供可通过减色混合法(subtractive color mixing method)形成全色图像的滤色器。然 而，根据本发明的滤色器不限于这些成分，也就是，不限于包含在光敏显色层21、22和23中 的染料耦合剂和卤化银晶粒，滤色器可以利用合适的颜色成分通过加色混合法(additive color mixing method)来提供。在另一实施例中，滤色器可以具有这样的结构光敏显色层21、22和23中的任何 一个或两个可以堆叠在基板IOa上。为了在这种省略了一个或两个光敏显色层的印刷支撑 结构100中实现具有所有红、绿和蓝像素的全色滤色器，需要代替被省略的光敏显色层的 像素元件。例如，如果省略了蓝光敏显色层23 (其暴露到蓝波段以显影黄色)，则印刷支撑 结构100A还可以包括具有黄色像素图案的滤色层。可选地，可以使用阻挡蓝波段的基板以 代替具有黄色像素图案的滤色层。尽管光敏显色层21、22和23在图2A中顺序堆叠在基板IOa上，但印刷支撑结构 100A不限于该光敏显色层21、22和23的堆叠次序。例如，如果三个光敏显色层21、22和 23如图2A所示地堆叠，则三个光敏显色层21、22和23的堆叠次序可以是任意的。因此，蓝 光敏显色层23可以在最上面、中间或最下面，红光敏显色层21和绿光敏显色层22的位置也是如此。对特定的光谱波段敏感的光敏显色层21、22和23可以形成为单层或多层，如照相 技术中已知的。为了改善滤色器的颜色再现，印刷支撑结构100A还可以包括附加层30，例 如用于辅助蓝光敏显色层23的黄滤色层35。当具有不同颜色的光敏显色层21、22和23如上所述堆叠在基板10a上时，印刷支 撑结构100A还可以包括附加层30，诸如形成在光敏显色层21、22和23之间的抗串扰层间 层31、32和33，以防止当一个光敏显色层中氧化的显影剂运动而与另一光敏显色层的染料 耦合剂反应时发生化学串扰。抗串扰层间层31、32和33可以包括非光敏层间层。非光敏层间层可以包括已知 的被称为脱氧剂的还原剂，其使氧化的显影剂还原。例如，包括在非光敏层间层中的还原剂 可以是有机还原剂，其包括但不限于对苯二酚或其衍生物。可选地，每个抗串扰层间层31、 32和33可以是已知的低速光敏层，其包括适当的染料耦合剂和包含超过90%氯化银的卤 化银晶粒，以替代脱氧剂或与少量的除氧剂一起。在实施例中，印刷支撑结构100A还可以包括形成在基板10a与光敏显色层20a之 间的吸收层34，如图2A所示。吸收层34防止当曝光期间透射穿过光敏显色层21、22和23 的光被基板10的表面反射到光敏显色层21、22和23的邻近区域时而发生串扰。印刷支撑结构100A还可以包括形成在基板10a上的图案化的矩阵层35，以增大滤 色器的对比度。例如，矩阵层35可以插设在基板10a与光敏显色层20a之间。矩阵层35 可以由抗反射金属(例如黑色银胶体)、树脂基材料或铬形成。备选地，矩阵层35可以包括 诸如碳黑或有机颜料的不透明黑色材料以形成黑矩阵。为了形成矩阵层35，矩阵材料层可以涂布在基板10a上，然后可以通过光刻和蚀 刻而被图案化，以分离滤色器的像素单元。备选地，矩阵层35可以预先制造，然后层叠到基 板10a上。印刷支撑结构100还可以包括形成在光敏显色层20a上的保护层40。保护层40 可以提供光学特性以通过吸收或反射从光源入射的紫外线来改善步骤S20中曝光期间光 敏显色层21、22和23的光敏特性。保护层40还可以提供机械特性(例如磨损耐久性)，以 延长寿命并防止当滤色器被错误操作时发生磨损或刮伤。保护层40还可以根据应用该滤 色器的显示装置的种类提供所需的表面特性，例如亲水或疏水特性。因而，保护层40可以 根据所需的光学、机械或表面特性而由各种已知的材料40a形成，并且本发明不限于此。保护层40可以设置在印刷支撑结构100A上然后经受随后的曝光和显影；或者在 曝光和显影之后，将保护层40堆叠在印刷支撑结构100A上。印刷支撑结构100A还可以包 括堆叠在基板10a下和/或保护层40上的抗起电层(anti-electrification layer) 50。 当印刷支撑结构100A设置为如图3A所示的辊的形式时，抗起电层50防止静电电荷充电。参照图1，在步骤S20中，曝光工艺可以通过将像素图案图像转印到制备的印刷支 撑结构100A而进行。图3A和图3B是根据本发明实施例的曝光装置1000和2000的示意 图。现在将参照图3A和3B解释曝光工艺和用于进行曝光工艺的曝光装置1000和 2000。可以通过如图3A所示的采用彩色膜50的印刷法或者通过如图3B所示的采用从存储 为电信息的像素图案图像信息获得的图像帧IF的数字印刷法，进行步骤S20的曝光工艺。在图3A和图3B中，Y、M和C分别表示黄色、品红和青色，R、G、B和W分别表示红色、绿色、 蓝色和白色。参照图3A，彩色膜50包括要被转印到印刷支撑结构100’的光敏显色层20的像素 图案图像。彩色膜50可以是已知的正性或负性膜，并且如图3A所示彩色膜50可以包括基 层51和具有形成在基层51上的像素图案图像的光敏乳剂层52。彩色膜50的像素图案图像可以包括C图案部分52C、M图案部分52M和Y图案部 分52Y的阵列以采用减色混合来提供印刷。彩色膜50还可以包括将C图案部分52C、M图 案部分52M和Y图案部分52Y以预定间距分隔的图案分隔区域521。在此情况下，图案分隔 区域521对白光可以是透明的。如果光el发射到彩色膜50与印刷支撑结构100’相反的表面，光e2穿过彩色膜 50并受到颜色分离以具有光学分布特性LD，从而光e2投射到印刷支撑结构100’的光敏显 色层21、22和23。假定光敏显色层20包括堆叠在基板10上的红光敏显色层21、绿光敏显 色层22和蓝光敏显色层23。如果光el是白光，光el的红波段可以被彩色膜50的C图案部分52C阻挡，具有 绿波段和蓝波段的光LDC穿过C图案部分52C并被投射到堆叠结构20的光敏显色层21、 22和23的对应于C图案部分52C的部分。光敏显色层22和23对应于C图案部分52C的 部分暴露到光LDC以限定第一局部显色区20R。类似地，光el的绿波段被彩色膜50的M图 案部分52M阻挡，具有蓝波段和红波段的光LDM穿过M图案部分52M，红光敏显色层21和蓝 光敏显色层23与M图案部分52M相对应的部分暴露到光LDM以限定第二局部显色区20G。 光el的蓝波段可以被彩色膜50的Y图案部分52Y阻挡，具有红波段和绿波段的光LDY穿 过Y图案部分52Y，红光敏显色层21和绿光敏显色层22与Y图案部分52Y相对应的部分暴 露到光LDY以限定第三局部显色区20B。如果彩色膜50具有图案分隔区521并且图案分隔区521对白光透明，印刷支撑结 构100’的光敏显色层21、22和23的与图案分隔区521相对应的部分可以暴露到白光以形 成第四局部显色区201。第一到第四局部显色区20R、20G、20B和201通过在步骤S30中进 行的显影工艺而形成具有不同颜色的像素部分200R、200G和200B(见图4)以及像素隔离 区 2001。步骤S20的曝光工艺可以通过采用曝光装置1000 (其被称为放大器)及其各种变 型来进行。曝光装置1000可以包括光源单元1000，包括提供曝光所需的光el的钨灯或 卤素灯；膜固定单元(未示出)支撑彩色膜50 ；以及透镜系统1200，设置在彩色膜50和印 刷支撑结构100’之间。透镜系统1200可以放大或缩小彩色膜50的像素图案图像以将被 放大或缩小的像素图案图像投影到印刷支撑结构100’的光敏显色层20。曝光装置1000还可以包括汇聚单元1300，该汇聚单元1300可以设置在彩色膜50 与光源单元1100之间的光路中，用于汇聚由光源单元1100发射的光el并将光el均勻地分 散到彩色膜50。曝光装置1000还可以包括R、G和B滤色器以及Y、M和C滤色器1400中 的至少一个，以用于加色混合和/或减色混合的颜色分离。在其它示例中，滤色器1400可 以设置在彩色膜50与印刷支撑结构100’之间的光路中。在实施例中，曝光装置1000还可以包括用于持续供应印刷支撑结构100’的印刷 支撑结构供应单元1500。印刷支撑结构供应单元1500可以包括驱动元件(未示出)，该驱动元件通过转动出印刷支撑结构100’来提供印刷支撑结构100’。可以适当地确定在步骤S20的曝光工艺期间的彩色膜50和/或印刷支撑结构100’的方向。例如，彩色膜50可以设置为使得基层51面对光源单元1100并使膜乳剂单元 52面对印刷支撑结构100，。参照图3B，印刷支撑结构100可以通过采用像素图案图像信息的数字印刷方法来 曝光。例如，进行数字印刷方法的数字曝光装置2000可以包括光源单元2100 ；显示装置 2500 (例如IXD、等离子体显示面板和阴极射线管(CRT))，在该显示装置2500上可以形成图 像帧IF (其与图3A的彩色膜50的像素图案图像相同或相似)；以及一个或多个镜2600，用 于修改光路以使得形成在显示装置2500上的图像帧IF可以被转印到印刷支撑结构100的 光敏显色层20。如以上参照图3A所述，数字曝光装置2000可以包括透镜系统2200，该透镜系统 2200可以设置在图像帧IF与印刷支撑结构100之间，用于放大或缩小图像帧IF并将被放 大或缩小的图像帧IF投影到印刷支撑结构100的光敏显色层20。数字曝光装置2000还可 以包括用于改善滤色器的颜色再现的加色和/或减色滤色器2400。在另一实施例中，可以使用诸如微镜片型光投影仪的数字曝光装置。数字曝光装 置包括由微镜片阵列(其可以变化地倾斜以反射光斑)构成的空间光调制器。这种微镜 片型数字曝光装置已经在韩国专利公开No. 1998-0052199、日本专利公开No. 9-164727和 No. 9-314910以及美国专利公开No. 2000/0017702被披露。然而，应当理解，本发明并不限 于示范性的数字曝光装置，而是可以包括采用数字印刷方法的各种曝光装置，该各种曝光 装置能够利用电存储的像素图案图像信息来曝光印刷支撑结构。由于与采用彩色膜的印刷方法相比，数字印刷方法可以利用图形软件工具容易地 设计并修改像素图案图像信息，所以数字印刷方法可以容易地进行颜色校正以使得滤色器 具有优良的色彩再现。此外，由于通过依次将仅包括每种颜色的像素图案图像的像素图案 的图像帧IF提供到显示装置2500，数字印刷方法可以对不同颜色的像素图案分别进行曝 光，所以用于形成第一到第三颜色像素部分的潜像(latent image)能够独立地形成在印刷 支撑结构100的光敏显色层20中。此外，数字印刷方法能够对选定的任何一种颜色像素图 案进行额外的曝光。图4是根据本发明实施例的通过图1的方法制造的滤色器200的截面图。参照图 4和图1，在步骤S30中，具有像素图案图像的潜像的印刷支撑结构100’被显影。步骤S30 的显影工艺可以根据所用的印刷支撑结构100’的光敏显色层20的材料而选择性地进行。 如果印刷支撑结构100’的光敏显色层20包括如上所述的卤化银，则可以使用照相技术中 已知的显影工艺。例如，步骤S30的显影工艺可以通过采用显影液来进行，该显影液包括但不限于 米吐尔(metol)、醌醇(quinol)、醌(quinon)、菲尼酮(phenidon)、任何一种它们的衍生物、 或者其组合。当卤化银与显影液反应而被还原成银并形成氧化的显色剂Dox，并且氧化的显 色剂Dox与包括在光敏显色层20中的染料形成耦合剂反应以产生染料沉积物时，光敏显色 层20的卤化银显影出颜色。显影液可以提供在能够调节显影液温度的浴槽中，被曝光的印刷支撑结构100’浸 入浴槽的显影液中到预定的时间段。此时，显影液可以被搅动，并且可以添加诸如过氧化物或硼的显影加速剂。如果印刷支撑结构100’包括红光敏显色层21、绿光敏显色层22和蓝光敏显色层 23并且光敏显色层21、22和23分别包括Y染料形成耦合剂、M染料形成耦合剂和C染料形 成耦合剂，则由步骤S20的曝光工艺限定的第一到第三局部显色区20R、20G和20B通过步 骤S30的显影工艺显影出颜色，以分别形成红色像素部分200R、绿色像素部分200G和蓝色 像素部分200B，如图3A所示。如果彩色膜50的像素图案图像或数字印刷工艺的图像帧IF 具有颜色分隔图案部分521并且该颜色分隔图案部分521对白光透明或者为白色，则在步 骤S20的曝光工艺中暴露到白光的第四局部显色区201可以由于步骤S30的显影工艺而形 成具有黑色的像素隔离区2001。像素隔离区2001可以执行黑矩阵功能以增大像素对比度。因此，如以上参照图2A 所述的，像素隔离区2001可以形成黑矩阵以替代矩阵层或与矩阵层一起。尽管在图4中未 示出，滤色器200可以包括印刷支撑结构100A中的各种附加的层31、32、33、34和35，并且 也包括形成在滤色器200上的保护层40。再次参照图1，可选地，在步骤S30之后，还可以利用已知的漂白剂来进行漂白工 艺，以去除光敏显色层20中不需要的光敏颜色成分，例如变黑的卤化银(步骤S40)。在步 骤S50中，还可以利用定影液来进行定影工艺以去除非光敏颜色成分的卤化银晶粒。定影 液可以包括硫代硫酸钠、硫代硫酸铵或其组合。在步骤S60中，还可以在漂白工艺和定影工 艺之间进行漂洗工艺。图5是根据本发明实施例的包括滤色器3230的电泳显示(EPD)装置3000的截面图。参照图5，滤色器3230可以应用到EPD装置3000，其是代表性的柔性显示装置。 EPD装置3000可以包括下控制单元3100和上控制单元3200。下控制单元3100可以包括 柔性下基板3110 ；TFT 3120，形成在下基板3110上并用作驱动元件；以及像素电极3140， 穿过用于保护TFT 3120的保护层3130而电连接到TFT 3120的源极/漏极电极3121。上显示单元3200可以通过粘合层3150附着到下显示单元3100。上显示单元3200 包括公共电极3210和囊3220，每个囊包括带电的颜料颗粒3221和3222。带电的颜料颗粒 3221和3222被下控制单元3100的像素电极3140和公共电极3210驱动。滤色器3230可 以设置在囊3220上。滤色器3230可以设置为使得滤色器3230的基板10面对EPD装置 3000的外部并使得光敏显色层20面对下控制单元3100。备选地，滤色器3230可以设置在 囊3220与下控制单元3100之间。图5中示出的囊3320的结构是示范性的，根据本发明的 EPD装置3000不限于此。应当指出，滤色器3230可以应用于其它的电子纸，诸如通常用作黑白显示装置的 液体调色剂显示装置和磁性球显示装置。在这些显示装置中，滤色器3230可以设置为使得 滤色器3230的基板10面对显示装置的外部并使得光敏显色层20面对显示装置的安装有 各种控制元件和/或发光元件的基板。备选地，滤色器3230可以设置在显示装置中。本领域技术人员应当理解，根据本发明的滤色器可以应用到有机或无机电致发光 显示器或等离子体显示面板以及电子纸和LCD装置。本领域技术人员还应当理解，根据本 发明的滤色器可以应用到图像读取装置，诸如互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器 或电荷耦合器件(CCD)。
尽管已经参照本发明的示范性实施例具体示出并描述了本发明，但本领域技术人 员应当理解，可以在形式和细节上做出各种变化而不背离本发明的由权利要求书限定的精 神和范围.
权利要求
一种滤色器，包括基板；以及堆叠在所述基板上的至少一个光敏显色层，所述光敏显色层具有像素部分，其中所述像素部分由局部显色区限定，该局部显色区通过所述光敏显色层的曝光和显影形成。
2.如权利要求1所述的滤色器，其中所述基板包括从由玻璃、陶瓷、晶体材料和聚合物 树脂构成的组中选出的至少一种。
3.如权利要求2所述的滤色器，其中所述聚合物树脂包括从由三乙酰基纤维素、环烯 聚合物、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸丁酯、多芳基化合 物、聚丙烯酸酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚酰亚胺及其组合构成的组 中选出的任何一种。
4.如权利要求1所述的滤色器，其中所述光敏显色层包括青色显色层、品红色显色层 和黄色显色层中的至少一个，并且所述显色层的局部显色区彼此重叠以形成所述像素部 分。
5.如权利要求4所述的滤色器，其中所述青色显色层、所述品红色显色层和所述黄色 显色层的局部显色区彼此重叠以形成像素分隔区。
6.如权利要求1所述的滤色器，还包括用于辅助至少一个所述光敏显色层的滤色层。
7.如权利要求1所述的滤色器，还包括形成在所述光敏显色层之间的抗串扰层间层。
8.如权利要求7所述的滤色器，其中所述抗串扰层间层是非光敏层间层或低速的光敏层。
9.如权利要求1所述的滤色器，还包括形成在所述基板与所述光敏显色层之间的吸收层。
10.如权利要求1所述的滤色器，还包括形成在所述基板上的图案化矩阵层。
11.如权利要求10所述的滤色器，其中所述矩阵层由从黑色银胶体、树脂基材料和抗 反射金属构成的组中选出的任何一种形成。
12.如权利要求10所述的滤色器，其中所述矩阵层形成黑矩阵。
13.如权利要求1所述的滤色器，还包括形成在所述光敏显色层上的保护层。
14.一种显示装置，包括权利要求1到权利要求13中任一项所述的滤色器。
15.如权利要求14所述的显示装置，还包括形成在所述基板上或所述基板中的发光元件。
16.如权利要求14所述的显示装置，还包括形成在所述基板上或所述基板中的驱动元件。
17.如权利要求14所述的显示装置，为从由电子纸装置、液晶显示器、有机或无机电致 发光装置和等离子体显示面板构成的组中选出的任何一种。
18.如权利要求17所述的显示装置，其中所述液晶显示器是阵列上滤色器型液晶显示器。
19.一种滤色器的制造方法，该方法包括制备印刷支撑结构，该印刷支撑结构包括基板以及堆叠在所述基板上的至少一个光敏 显色层；进行曝光工艺以将像素图案图像转印到所述光敏显色层；以及 进行显影工艺以将所述光敏显色层的转印的像素图案图像显影。
20.如权利要求19所述的方法，其中所述基板包括从由陶瓷材料层、聚合物树脂材料 层、晶体层及其组合构成的组中选出的至少一种。
21.如权利要求20所述的方法，其中所述聚合物树脂材料层由从由三乙酰基纤维素、 环烯聚合物、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸丁酯、多芳基 化合物、多芳基化合物、聚丙烯酸酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚酰亚胺 及其组合构成的组中选出的任何一种形成。
22.如权利要求19所述的方法，其中所述光敏显色层通过液相涂布或通过以固态膜的 形式的附着而堆叠在所述基板上。
23.如权利要求19所述的方法，其中所述光敏显色层通过液相涂布或通过以固态膜的 形式的附着而堆叠在所述基板上。
24.如权利要求19所述的方法，其中所述光敏显色层包括红光敏显色层、绿光敏显色 层和蓝光敏显色层。
25.如权利要求24所述的方法，其中所述红光敏显色层、所述绿光敏显色层和所述蓝 光敏显色层分别包括青色染料耦合剂、品红色染料耦合剂和黄色染料耦合剂。
26.如权利要求19所述的方法，其中所述印刷支撑结构还包括辅助至少一个所述光敏 显色层的滤色层。
27.如权利要求19所述的方法，其中所述印刷支撑结构还包括形成在所述光敏显色层 之间的抗串扰层间层。
28.如权利要求27所述的方法，其中所述抗串扰层间层是非光敏层间层或低速的光敏层。
29.如权利要求19所述的方法，其中所述印刷支撑结构还包括形成在所述基板与所述 光敏显色层之间的吸收层。
30.如权利要求19所述的方法，其中所述印刷支撑结构还包括形成在所述基板上的图案化矩阵层。
31.如权利要求30所述的方法，其中所述矩阵层由从黑色银胶体、树脂基材料和抗反 射金属构成的组中选出的任何一种形成。
32.如权利要求31所述的方法，其中所述矩阵层形成黑矩阵。
33.如权利要求19所述的方法，其中所述印刷支撑结构还包括形成在所述光敏显色层 上的保护层。
34.如权利要求19所述的方法，其中进行所述曝光工艺包括 制备包括所述像素图案图像的彩色膜；以及发射光到所述滤色器的与所述印刷支撑结构相反的表面以将所述像素图案图像投影 到所述印刷支撑结构。
35.如权利要求34所述的方法，其中所述像素图案图像包括排列的青色图案部分、品 红色图案部分和黄色图案部分中的至少一种。
36.如权利要求35所述的方法，其中所述像素图案图像还包括分隔所述图案部分的图 案分隔区。
37.如权利要求36所述的方法，其中所述图案分隔区对白光透明。
38.如权利要求19所述的方法，其中进行所述曝光工艺包括从存储为电信息的像素图像信息提供图像帧；以及 利用用于修改光路的一个或多个镜将所述图像帧投影到所述印刷支撑结构。
39.如权利要求38所述的方法，其中所述图像帧形成在显示装置上，其中通过将仅包 括每种颜色的所述像素图案图像的像素图案的多个图像帧依次提供到所述 显示装置，进行 不同颜色像素图案的分开曝光。
40.如权利要求19所述的方法，其中进行所述曝光工艺还包括利用一个或多个透镜来 放大或缩小所述像素图案图像，所述一个或多个透镜设置在所述彩色膜与所述印刷支撑结 构之间的光路上。
41.如权利要求19所述的方法，其中所述显影工艺利用显影液来进行，该显影液包括 从由米吐尔、醌醇、醌、菲尼酮、任何一种它们的衍生物、及其结合构成的组中选出的任何一 种。
42.如权利要求19所述的方法，在进行所述显影工艺之后，还包括进行漂白工艺，以去 除包含在所述光敏显色层中的不需要的光敏颜色成分。
43.如权利要求19所述的方法，在进行所述显影工艺之后，还包括进行定影工艺，以去 除包含在所述光敏显色层中的非光敏颜色成分。
44.如权利要求42所述的方法，其中所述定影工艺利用定影液来进行，该定影液包括 从由硫代硫酸钠、硫代硫酸铵及其组合构成的组中选出的任何一种。
全文摘要
本发明提供了一种滤色器，该滤色器能够通过不论像素颜色地在单次工艺中产生全部颜色而保证高产率，并能够改善具有各自颜色的像素在透射率、颜色再现和厚度上的均匀性。该滤色器包括基板；以及堆叠在基板上的至少一个光敏显色层，光敏显色层具有像素部分，其中像素部分由局部显色区限定，该局部显色区通过光敏显色层的曝光和显影而形成。
文档编号G02B5/20GK101828133SQ200880108081
公开日2010年9月8日 申请日期2008年9月19日 优先权日2007年9月21日
发明者李庸懿, 金哲焕 申请人:图像及材料股份有限公司