彩色滤光片的制程与发展

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1、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（colorfilter，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

2、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（DyeingMethod）、颜料分散法（PigmentDispersedMethod）、电沉积法（ElectroDepositionMethod）、印刷法（PrintingMethod），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（Thermalmulti-laye

3、rtech.）、凸版印刷（Toppan）的反转印刷法（Reverseprintingmethod）和大日本印刷（DNP）的喷墨打印法(InkJetprinting)。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   传统方法的四种制程，如图2所示。     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

4、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

5、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（Thermalmulti-layertech.）、凸版印刷（Toppan）的反转印刷法（Reverseprintingmethod）和大日本印刷（DNP）的喷墨打印法(InkJe

6、tprinting)。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Donorfilm层，使Donorfilm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G8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：

7、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

8、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G6上采用该技术，三星也准备在G8上采用该技术。 3其他技术3.1COA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