TWI412795B - 彩色濾光片的製造方法 - Google Patents

Description

彩色濾光片的製造方法

本發明涉及一種彩色濾光片的製造方法，尤其涉及一種具有柔性襯底的彩色濾光片的製造方法。

近年來，電子書受到越來越多的閱讀者的青睞，電子書都是採用的反射式電子紙顯示器，反射式電子紙具有無需背光源、不傷害眼睛、穩態顯示等優點。現有的反射式電子紙包括有電泳式電子紙、膽固醇液晶電子紙、電潤濕電子紙等。電泳式電子紙多採用微膠囊結構，微膠囊裏面包裹有電泳液，電泳液中懸浮著黑白兩種顏色的帶異性電荷的兩種電泳粒子，兩種電泳粒子在電場的作用下在微膠囊的頂部與底部之間遷移，實現顏色的切換。若將電泳式電子紙發展為彩色的電子紙，原則上有兩種不同的方式來實現，第一種可以用彩色粒子(RGB/YMC)來代替白粒子，然後通過彩色粒子混色原理進行混色，實現彩色顯示；另一種則是利用在黑白的電子紙上增加彩色濾光片結構來使電子紙進行全彩化顯示。

對於在電子紙上增加彩色濾光片結構的方法，近年來發展了一種利用噴墨印刷(inkjet printing)形成彩色濾光片的方法。該方法首先在玻璃襯底上形成黑矩陣，以定義出多個圖元區域。然 後，進行噴墨印刷工序將顏料墨水(紅色、綠色、藍色)注入到黑矩陣所定義的圖元區域中。隨後進行熱烘烤程式(thermal baking process)以將顏料固化。在玻璃襯底上形成黑矩陣通常採用以下方法，將感光樹脂塗布在基板上，預烘烤所述感光樹脂組合物以形成黑矩陣膜，再將黑矩陣膜進行選擇性曝光和顯影，然後進行烘烤。

由於電子紙是軟性的，因此將採用依此種方法所制得的玻璃襯底濾光片與電子紙進行層疊時，會產生氣泡等貼合不良的問題。上述利用噴墨印刷(inkjet printing)形成彩色濾光片的方法並不適用於在柔性的塑膠襯底上形成彩色濾光片，顏料的固化以及黑矩陣的形成都需要進行熱烘烤的程式，而柔性的塑膠襯底一般不具備耐高溫的特性。

有鑒於此，本發明提供一種柔性濾光片以及能夠在柔性襯底上形成彩色濾光片的方法。

一種彩色濾光片的製造方法，該方法包括以下步驟：提供一柔性的透明襯底，在該透明襯底上形成一透明矩陣，該透明矩陣在透明襯底上分割出多個圖元區域，透明矩陣與圖元區域具有不同的表面潤濕性，透明矩陣表現為疏水性，圖元區域表現為親水性。利用噴墨印刷法在多個圖元區域內塗布顏料墨水，固化顏料墨水，形成多個彩色濾光薄膜。

本發明無需在襯底上形成黑矩陣，而是採用直接在透明襯底上形成一透明矩陣，使用該透明矩陣提升濾光片的透光率。本發明採 用柔性透明襯底製造彩色濾光片可以和電子紙很好的貼合，不會產生氣泡等貼合不良的問題。顏料的固化不需要進行熱烘烤的程式，而採用低溫熱固化方式或者紫外線(UV)固化的方式來固化顏料墨水，不會對不具備耐熱性的柔性基板產生不良影響。

S301、S302、S303、S3011、S3012、S3013、S3014‧‧‧步驟

11、12‧‧‧透明襯底

111、121‧‧‧圖元區域

112、122‧‧‧透明矩陣

21、22‧‧‧遮光罩

211‧‧‧透光區

212‧‧‧阻光區

31、32‧‧‧噴嘴

41、42‧‧‧顏料墨水

411、421‧‧‧紅色顏料墨水

412、422‧‧‧綠色顏料墨水

413、423‧‧‧藍色顏料墨水

51、52‧‧‧紫外線光源

60‧‧‧感光材料

70‧‧‧電子紙

71‧‧‧基板

72‧‧‧電子紙本體

73‧‧‧濾光片

721‧‧‧第一電極

722‧‧‧第二電極

723‧‧‧電泳層

圖1為本發明較佳實施方式中製造具有柔性襯底的彩色濾光片的方法流程圖。

圖2為本發明第一實施方式中步驟S301的子流程圖。

圖3為本發明第一實施方式中具有柔性襯底的彩色濾光片的製造過程示意圖。

圖4為本發明第一實施方式中遮光罩結構示意圖。

圖5為本發明第二實施方式中步驟S301的子流程圖。

圖6為本發明第二實施方式中具有柔性襯底的彩色濾光片的製造過程示意圖。

圖7為具有柔性濾光片的反射式電子紙結構示意圖。

請參閱圖1，為本發明較佳實施方式中製造該具有柔性襯底的彩色濾光片的方法流程圖。該方法包括步驟：步驟S301，在一透明襯底上形成一透明矩陣，該透明矩陣在透明襯底上分割出多個圖元區域，透明矩陣與圖元區域具有不同的表面潤濕性；步驟S302，利用噴墨印刷法在多個圖元區域內塗布顏料墨水，其中具體為採用噴墨印刷的方式，利用噴嘴將顏料墨水(紅色顏料墨水、綠 色顏料墨水、藍色顏料墨水)定位塗布於圖元區域內；步驟S303，固化顏料墨水，形成多個彩色濾光薄膜，其中具體為將已經塗布好顏料墨水的透明襯底暴露於紫外線光源。

請一併參閱圖2和圖3，圖2為本發明第一實施方式中步驟S301的子流程圖，圖3是本發明第一實施方式中具有柔性襯底的彩色濾光片的製造過程示意圖。在本發明第一實施方式中，步驟S301包括步驟：

步驟S3011，將透明襯底10置於四氟化碳(CF4)氣體中。

請參考圖3a，透明襯底11由具有高透光性的柔性塑膠製成，可以是聚異戊二烯(PI)、聚碳酸酯(PC)、聚對苯二甲酸乙二脂(PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等透明塑膠材質，在本實施例中，該柔性塑膠較佳地為聚碳酸酯(PC)材料。透明襯底11置於四氟化碳(CF4)氣體中。

步驟S3012，利用遮光罩21對該透明襯底11進行曝光處理。請一併參考圖4，遮光罩21包括透光區211與阻光區212，透光區211形狀為一矩陣圖形，阻光區212為多個分散的矩形區域。將遮光罩21置於透明襯底11之上，光線可以通過透光區211，在CF4氣氛中透明襯底11上未被遮光罩21遮蔽的表面受到光催化作用發生等離子滲透，該表面區域經過等離子滲透，其表面能降低，疏水性增強。透明襯底11經過曝光處理後，透明襯底11上未被遮光罩21遮蔽的表面形成一透明矩陣112，該透明矩陣112將透明襯底11分割成多個圖元區域111。

透明矩陣112與圖元區域111具有不同的表面潤濕性，在本實施方式中，透明矩陣112表現為疏水性，圖元區域111表現為親水性。通常材料的親水性和疏水性採用潤濕角來定義，潤濕角90°的材料為親水性材料。潤濕角>90°的材料為疏水性材料。本發明中透明矩陣112與圖元區域111的潤濕角相差在10。以上，在本實施例中透明矩陣112與圖元區域111的潤濕角選用相差在50°以上。

請參考圖3b，在本實施方式中，步驟S302具體為：採用噴墨印刷的方式，利用噴嘴31將顏料墨水41(紅色顏料墨水411、綠色顏料墨水412、藍色顏料墨水413)定位塗布於圖元區域111內。由於圖元區域111表面為親水性，圖元區域111周圍的透明矩陣112區域為疏水性，顏料墨水41能夠在圖元區域111表面上均勻平坦分佈。由於透明矩陣112的分隔作用，不同圖元區域111間的顏料墨水41不會溢出1產生顏料的共混問題。在本實施例中顏料墨水41採用光致固化型墨水，該墨水主要成分包括用於提供顏色特性的顏料、樹脂黏合劑、具有乙烯基不飽和雙鍵的多官能團單體、光致聚合引發劑、分散劑以及其他添加劑。用於為墨水提供顏色特性的紅色顏料可以是萘酚紅顏料，雙偶氮縮合物顏料等，藍色顏料包括銅酞菁類顏料等，綠色顏料包括銅酞菁類顏料及其金屬配合物等。

請參考圖3c，在本實施方式中，步驟S303具體為：將已經塗布好顏料墨水41的透明襯底11，暴露於紫外線光源51。由於透明襯底11選用的是聚碳酸酯(PC)材料，聚碳酸酯的熔化溫度在 260~340℃之間，具有不耐高溫的特性，因此在本實施例中顏料墨水41的固化採用紫外線固化(UV固化)的方式。將已經塗布好顏料墨水41的透明襯底11，暴露於紫外線光源51下，一般UV固化能量小於1000mj/cm2，在本實施例中UV固化能量採用小於500mj/cm2。

顏料墨水41經UV固化後，在透明襯底11上形成彩色濾光薄膜。一般在步驟S302中對顏料墨水41的塗布量進行控制，使形成的彩色濾光薄膜厚度在0.1~10微米之間。在本實施方式中彩色濾光薄膜厚度在5微米左右的R、G、B三種顏色的濾光片薄膜。

顏料墨水41也可以選用具有低溫固化性能的熱固化性墨水，該墨水主要成分包括用於提供顏色特性的顏料、樹脂黏合劑、具有乙烯基不飽和雙鍵的多官能團單體、熱聚合引發劑、分散劑以及其他添加劑。使用低溫固化性能的熱固化性墨水，就可以採用熱固化的方式。由於透明襯底11是採用高透光性的柔性塑膠，不具備耐熱性，顏料墨水的固化溫度一般選用小於100℃。

圖5為本發明第二實施方式中步驟S301的子流程圖。圖6是本發明第二實施方式中具有柔性襯底的彩色濾光片的製造過程示意圖。

在本發明第二實施方式中，步驟S301具體包括步驟：

步驟S3013，在透明襯底12上塗覆一層透明感光材料60。

請參考圖6a，與第一實施方式中相同，在第二實施方式中透明襯底12也採用具有高透光性的柔性塑膠，柔性襯底上塗覆有一層透明的感光材料60，在第二實施例中該感光材料60為感光樹脂組合 物，感光樹脂組合物包含有堿可溶性樹脂黏合劑、光聚合引發劑以及其他添加劑，添加劑包括有分散劑、黏合增進劑、抗氧化劑、紫外吸收劑和熱聚合抑制劑。

步驟S3014，利用遮光罩22對該透明襯底12進行曝光處理。

請參考圖6b，將遮光罩22置於透明襯底12之上，透明襯底12上未被遮光罩22遮蔽的表面受到光照發生光聚合反應，該表面區域的表面能降低，疏水性增強。透明襯底12經過曝光處理後，透明襯底12上未被遮光罩22遮蔽的表面形成一透明矩陣122，該透明矩陣122將透明襯底12分割成多個圖元區域121。透明矩陣122與圖元區域121具有不同的表面潤濕性，透明矩陣122表現為疏水性，圖元區域121表現為親水性。在第二實施例中透明矩陣122與圖元區域121的潤濕角選用相差在30°以上。

請參考圖6c和圖6d，在第二實施例中步驟302和步驟301與第一實施方式中相同，採用噴墨印刷的方式，利用噴嘴32將顏料墨水42定位塗布於圖元區域121內，然後將已經塗布好顏料墨水42的透明襯底12，暴露於紫外線光源52下。在第二實施例中UV固化能量採用小於150mj/cm2。顏料墨水42經UV固化後，形成薄膜厚度在2微米左右的R、G、B三種顏色的濾光片薄膜。

在本發明的其他實施例中，步驟301還可以是採用噴砂、蝕刻等其他方法，在透明襯底上形成一低表面能，疏水性的透明矩陣。

圖7是具有柔性濾光片的反射式電子紙結構示意圖。電子紙70包括基板71、電子紙本體72以及濾光片73，濾光片73為具有柔性襯 底的彩色濾光薄膜，電子紙本體72包括第一電極721、電泳層723以及第二電極722。具備柔性襯底的濾光片73與電子紙本體72貼合，通過濾光片73可以使電子紙70實現全彩顯示。

本技術領域的普通技術人員應當認識到，以上的實施方式僅是用來說明本發明，而並非用作為對本發明的限定，只要在本發明的實質精神範圍之內，對以上實施例所作的適當改變和變化都落在本發明要求保護的範圍之內。

11‧‧‧透明襯底

111‧‧‧圖元區域

112‧‧‧透明矩陣

21‧‧‧遮光罩

31‧‧‧噴嘴

41‧‧‧顏料墨水

411‧‧‧紅色顏料墨水

412‧‧‧綠色顏料墨水

413‧‧‧藍色顏料墨水

51‧‧‧紫外線光源

Claims (8)

1. 一種彩色濾光片的製造方法，該方法包括以下步驟：將一柔性透明襯底置於四氟化碳氣氛中；利用遮光罩對透明襯底未被遮光罩遮蔽區域表面進行等離子處理，該經等離子處理後之透明襯底的表面形成一表面濕潤性區別於被遮光罩遮蔽區域之透明襯底的表面的透明矩陣，該透明矩陣在透明襯底上分割出多個圖元區域，透明矩陣與圖元區域具有不同的表面潤濕性；利用噴墨印刷法在多個圖元區域內塗布顏料墨水；固化顏料墨水，形成多個彩色濾光薄膜。
2. 如申請專利範圍第1項所述之彩色濾光片的製造方法，其中，透明矩陣與圖元區域的潤濕角相差在10°以上。
3. 如申請專利範圍第4項所述之彩色濾光片的製造方法，其中，透明矩陣與圖元區域的潤濕角相差在50°以上。
4. 如申請專利範圍第1項所述之彩色濾光片的製造方法，其中，所述透明襯底是聚異戊二烯、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二脂、聚甲基丙烯酸甲酯中的一種。
5. 如申請專利範圍第1項所述之彩色濾光片的製造方法，其中，固化顏料墨水的方式是熱固化方式或者紫外線固化方式。
6. 如申請專利範圍第5項所述之彩色濾光片的製造方法，其中，顏料墨水採用熱固化方式，熱固化溫度小於100℃。
7. 如申請專利範圍第5項所述之彩色濾光片的製造方法，其中，顏 料墨水採用紫外線固化方式，紫外線固化能量小於500mj/cm2。
8. 如申請專利範圍第1項所述之彩色濾光片的製造方法，其中，顏料墨水固化後形成的彩色濾光薄膜厚度在0.1~10微米之間。