设为首页  | 收藏本页 欢迎您来访! 2020年07月07日 星期二
行业知识百科

彩色滤光片的制程与发展

贡献者:行业知识百科


彩色滤光片的制程与发展 
    随着彩色显示的快速发展,LCD的彩色化无可逆转。据市场调查机构iSuppli公司的统计,到2010年,LCD彩色化比率将高达94%。彩色滤光片(color filter,简称CF)作为LCD实现彩色显示的关键零部件,其性能(主要为开口率、色纯度、色差)直接影响到液晶面板的色彩还原性、亮度、对比度。而彩色滤光片的成本也占了液晶面板总成本的25 %。根据FPDisplay预测,2005-2009年全球CF产值将以年复合增长率12.37%持续成长。台湾地区2006年的彩色滤光片产业产值约新台币923.2亿元,比前一年成长23.3%。
    彩色滤光片的基本结构主要为玻璃基板、BM(黑矩阵)、彩色光阻、保护层(OC)、ITO、spacer(图1)。彩色滤光片的传统制程主要有染色法(Dyeing Method)、颜料分散法(Pigment Dispersed Method)、电沉积法(Electro Deposition Method)、印刷法(Printing Method),其中以颜料分散法为主。目前很多公司也开发出了许多具有实际生产应用价值的新方法,尤其是在大尺寸彩色滤光片的生产上,比如DuPont的热多层技术(Thermal multi-layer tech.)、凸版印刷(Toppan)的反转印刷法(Reverse printing method)和大日本印刷(DNP)的喷墨打印法(Ink Jet printing)。其中,大日本印刷已经在其6代线以上采用了喷墨打印法。另外,根据结构设计的不同,彩色滤光片的新类型还有COA型、半透半反型等
1 传统的彩色滤光片制程方法
    染色法使用染料作为着色剂,可用明胶或压克力树脂作为树脂材料。其制程主要有涂布、曝光显影、染色固化,利用该制程在BM已经图案化的玻璃基板上分三次分别制备的R、G、B三色光阻。染色法制得的CF价格便宜,色彩鲜艳,透过率高,但是耐热耐光性差,不适合高档LCD。电沉积法的树脂主要是聚酯,以颜料为着色剂。电沉积法先通过曝光显影得到图案化的ITO,然后在ITO上分别沉积R、G、B三色光阻,然后再通过涂布、曝光、显影得到BM。电沉积法制备彩色光阻只需曝光显影一次,但在成本上不占有优势。颜料分散法以颜料为着色剂,压克力为树脂树脂。其主要制程为涂布、曝光、显影,制备R、G、B三色光阻需要经过三次该制程。颜料分散法工艺相对简单,耐候性好,目前中小尺寸的彩色滤光片绝大部分采用该方法。印刷法的树脂为环氧树脂,以颜料为着色剂。其主要制程滚筒颜料附着、印刷,在BM已经图案化的玻璃基板上制得彩色光阻。印刷法制程简单,但精度不高。
    除以上所述的四种方法外,还有染料分散法、颜料刻蚀法,但都因工艺复杂、成本较高,很少使用。
2 大尺寸彩色滤光片的制程新方法
    随着液晶面板的不断增大,原有的传统CF制程都显得力不从心,新的制程方法也应运而生。其中主要有DuPont的热多层技术(Thermal multi-layer tech.)、凸版印刷(Toppan)的反转印刷法(Reverse printing method)和大日本印刷(DNP)的喷墨打印法(Ink Jet printing)。
2.1 热多层技术
    热多层技术是杜邦公司的独创发明,其通过激光定向加热Donor film层,使Donor film层中的颜料层脱落并转印在基板上,从而得到所需的彩色光阻。目前杜邦已经能够制备G 8的设备。
    该方法无需曝光、显影,工艺简单,设备占用空间也能得到很大节省。但尚无法制备BM,且激光扫描所需时间要比多于颜料分散法的曝光时间。
2.2 反转印刷法
    反转印刷法制备CF是2003年日本光村印刷和三菱重工共同发布的。2004年,日本凸版印刷取得了利用反转印刷开发七代CF的相关技术。其制程主要分为三步:第一步,将光阻涂覆于转印滚筒上;第二步,将转印滚筒在特制模板上刮除多余区域的光阻;第三步,将通过第二步图案化的光阻通过滚筒转印到基板上。
    该方法的优势是可以同时完成R、G、B、BM四种光阻的制作,且不需要曝光显影设备。但在大尺寸转印中,精度仍需进一步提高,且无法在VA、IPS技术中应用。
2.3 喷墨打印法
    喷墨打印法是几种新制程中最成熟的方法,由大日本印刷研发。该技术先在玻璃基板上将BM图案化,为R、G、B三色光阻预留出独立的空间,然后通过喷墨打印头,将彩色颜料光阻剂喷至所需的位置,最后固化成型。
    该方法工艺简单,光阻剂利用率几乎为100%,但是BM还需通过传统方式制备,且对墨水的要求较高。目前大日本印刷和凸版印刷都在G 6上采用该技术,三星也准备在G 8上采用该技术。
3 其他技术
3.1 COA技术
    COA技术是将彩色光阻制备在TFT基板上的技术(见图6),其优势主要在于可以提高像素开口率及LCD显示品质,应用于高阶产品。另外,因为无CF玻璃基板与TFT基板的对位问题,所以可以降低cell制程的难度。但是COA技术会导致基板的整体良品率下降。除此之外,为了不影响TFT的正常运作,还要求彩色光阻的介电常数小于3.5。
3.2 树脂型BM
    传统的BM用材料为Cr/CrO,但存在反射率高、污染环境等问题。因此,无机金属材料逐渐被有机的树脂型BM取代。作为负性光阻,树脂型BM的制程与彩色颜料光阻的制程相同。
3.3 OLED用彩色滤光片
    利用白色OLED+彩色滤光片实现OLED的彩色显示也逐渐被许多研究机构和企业所关注。目前发展彩色滤光片法的厂商以TDK、三菱化学等日本厂商为主。
4 行业现状与展望
    自日本凸版印刷和大日本印刷分别于1985年和1986年开始量产彩色滤光片以来,大部分专利技术都被日系厂商掌握。但随着产业发展,台湾、韩国也通过取得授权和自主研发等方式进入到这个行业,而且液晶面板厂商也逐渐认识到,彩色滤光片的自制化是大势所趋。国内的彩色滤光片生产线少,且多为G 4.5以下。直到今年8月10号,上海的剑腾液晶显示(上海)有限公司的国内第一条G 5生产线才正式量产,预计年产量达二十五万片。相信在不远的将来,国内的彩色滤光片行业将得到巨大的发展。
 

下一词条: 面板技术谈之AMOLED背板技术
上一词条: 液晶显示器知识概述
开放词条: 彩色滤光片的制程与发展
开放分类 : 首页 > 行业知识百科 > 电器行业
现在开始分享此知识!
关于行业知识百科
1. 亚洲行业网(www.hangye.asia),致力于建设成为亚洲较具影响力的行业门户网站。
2. 亚洲行业网行业知识百科栏目是关于50来个行业的一个知识集合,聚合了关于各行业的一些实用知识,包含大量丰富的各行业原始资料。