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彩色滤光片的构造、材料、合成工艺以及供给情况 彩色滤光片是什

发布时间: 2018-07-11 10:28 点击:

彩色滤光片的构造、材料、合成工艺以及供给情况

彩色滤光片是什么呢?它是一种表示色彩的光学滤光片,可以精确的选择想要经由过程的小范围波段的光波,而反射掉落其他不欲望经由过程的波段。彩色滤光片平日安装在光源的前方,使人眼可以接收到饱和的某个色彩光线。有红外滤光片,绿色,蓝色等。与UV滤光片,VD滤光片比拟,凡是带色的滤光片之总称。如反差滤光片、分色用滤光片、LB滤光片等。彩色滤光片工作道理即由光学衬底制成,如丙烯酸、聚碳酸酯和玻璃。经由过程聚积衬底与吸水性材料或进行薄胶片镀膜可进行着色;这些镀膜可经由过程或阻拦可见光、红外和近红外光谱的特别波长,透过彩色滤光片的红(R)、绿(G)、蓝(B)三种彩色层供给色相,形成彩色图像.

TFT LCD面板之所以可以或许产生色彩的变更,主如果来自彩色滤光片(Color Filter; CF);所谓液晶面板是透过背光源光线穿透与否,因而产生画面,此时所出现的画面只有黑、白两色,别的,还需透过彩色滤光片的红(R)、绿(G)、蓝 (B)三种彩色层供给色相,形成彩色显示画面。

彩色滤光片制造办法包含染色法、颜料分散法、印刷法、电镀法、喷墨法等,个中颜料分散法因为在色彩特点、质量、靠得住性等方面均占领优势,是以成为今朝彩色滤光片之主流制造方法,而所谓颜料分散法之彩色滤光片制造工程,包含黑色矩阵工程、RGB工程、后工程、出货工程。

起首在黑色矩阵工程,是先在无碱之硼玻璃基板上以溅镀形成氧化铬/铬之低反射二层膜,作为基板应用,此低反射二层膜即称为Metal Black。

然后,再将Metal Black侧之正型光阻以扭转涂布(Spin Coating),再经由黑色矩阵的光罩图案,照射紫外线并加以曝光、光阻显影后,将Metal Black蚀刻,形成黑色矩阵(BM)图案。

之后,在黑色矩阵之图案形成后,接着再到RGB工程,所谓RGB工程就是在开口部形成R、G、B三色图案的工程,起首将着色为R的彩色光阻以Spin涂装,经由R用图案光罩,照射紫外线并曝光,再应用碱性系显影剂将未曝光部份去除,形成第一色彩用的R图案,再施于摄氏200度以上的后烤(PostCoating),使图案具有耐药性,接着以形成R图案雷同的工程反复在G及B上,各图案之间均有黑色矩阵加以隔开,此功能是为增长显示时之比较度及避免杂色光产生。

接着在后工程方面,是形成TFT Array基板之相对电极的ITO透明电极层,即为彩色滤光片,最后,出货工程即为最后检查及捆包。

彩色滤光片制程技巧关键须留意的是RGB三色间的段差,段差会影响到液晶表示,段差如过年夜则显示会有断层产生,别的,RGB工程为高温制程,是以原材料选择须有耐药性不会产生阑珊,再则BM重要为隔断RGB三色彩,为进步色彩比较的关键,且BM一般均请求低反射,反射愈低愈好,色彩表示也会愈好。

彩色滤光片用处包含经由过程选色通带及显示器的最年夜输出功率对单色显示器(如VF(Vacuum Fluorescent真空荧光鲜示器、EL(Electroluminescent电荧发光鲜示器、LED(发光二极管显示器)))进行反差加强。宽带滤光片用来进步光学扫描仪和红、黄、琥珀色发光二极管显示器的反差及机能。中密度三槽型滤光片及极化镜经由过程削减内部反射并在显示器输出功率及背景之间产生一个较年夜的变量从而加强液晶显示器(LCD)的反差。

彩色滤光片的根本构造重要为玻璃基板、BM(黑矩阵)、彩色光阻、保护层(OC)、ITO。彩色滤光片的传统制程重要有染色法(Dyeing Method)、颜料分散法(Pigment Dispersed Method)、电沉积法(Electro Deposition Method)、印刷法(Printing Method),个中以颜料分散法为主。今朝很多公司也开辟出了很多具有实际临盆应用价值的新办法,尤其是在年夜尺寸彩色滤光片的临盆上,比如DuPont的热多层技巧(Thermal multi-layer tech.)、凸版印刷(Toppan)的反转印刷法(Reverse printing method)和年夜日本印刷(DNP)的喷墨打印法(Ink Jet printing)。个中,年夜日本印刷已经在其6代线以上采取了喷墨打印法。别的,根据构造设计的不合,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办法

传统办法的四种制程

染色法应用染料作为着色剂,可用明胶或压克力树脂作为树脂材料。其制程重要有涂布、曝光鲜影、染色固化,应用该制程在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,然则耐热耐光性差,不合适高等LCD。

电沉积法的树脂主如果聚酯,以颜料为着色剂。电沉积法先经由过程曝光鲜影获得图案化的ITO,然后在ITO上分别沉积R、G、B三色光阻,然后再经由过程涂布、曝光、显影获得BM。电沉积法制备彩色光阻只需曝光鲜影一次,但在成本上不占领优势。

颜料分散法以颜料为着色剂,压克力为树脂树脂。其重要制程为涂布、曝光、显影,制备R、G、B三色光阻须要经由三次该制程。颜料分散法工艺相对简单,耐候性好,今朝中小尺寸的彩色滤光片绝年夜部分采取该办法。

印刷法的树脂为环氧树脂,以颜料为着色剂。其重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。

除以上所述的四种办法外,还有染料分散法、颜料刻蚀法,但都因工艺复杂、成本较高,很少应用。

 2 年夜尺寸彩色滤光片的制程新办法

跟着液晶面板的赓续增年夜,滤光片厂家提供最合适和方案给您,原有的传统CF制程都显得力不从心,新的制程办法也应运而生。个中重要有DuPont的热多层技巧(Thermal multi-layer tech,窄带滤光片是从带通滤光片中细分出来的,其定义与带通滤光片相同,也就是这种滤光片在特定的波段允许光信号通过,而偏离这个波段以外的两侧光信号被阻止,窄带滤光片的通带相对来说比较窄,一般为中心波长值的5%以下.)、凸版印刷(Toppan)的反转印刷法(Reverse printing method)和年夜日本印刷(DNP)的喷墨打印法(Ink Jet printing)。

2.1 热多层技巧

热多层技巧是杜邦公司的独创创造,其经由过程激光定向加热Donor film层,使Donor film层中的颜料层脱落并转印在基板上,从而获得所需的彩色光阻。今朝杜邦已经可以或许制备G 8的设备。

该办法无需曝光、显影,工艺简单,设备占用空间也能获得很年夜节俭。但尚无法制备BM,且激光扫描所需时光要比多于颜料分散法的曝光时光。

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合营宣布的。2004年,日本凸版印刷取得了应用反转印刷开辟七代CF的相干技巧。其制程重要分为三步: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,将经由过程第二步图案化的光阻经由过程滚筒转印到基板上。

该办法的优势是可以同时完成R、G、B、BM四种光阻的制造,且不须要曝光鲜影设备。但在年夜尺寸转印中,精度仍需进一步进步,且无法在VA、IPS技巧中应用。

2.3 喷墨打印法

喷墨打印法是几种新制程中最成熟的办法,由年夜日本印刷研发。该技巧先在玻璃基板大将BM图案化,为R、G、B三色光阻预留出自力的空间,然后经由过程喷墨打印头,将彩色颜料光阻剂喷至所需的地位,最后固化成型。

该办法工艺简单,光阻剂应用率几乎为100%,然则BM还需经由过程传统方法制备,且对墨水的请求较高。今朝年夜日本印刷和凸版印刷都在G 6上采取该技巧,三星也预备在G 8上采取该技巧。

3 其他技巧

3.1 COA技巧

COA技巧是将彩色光阻制备在TFT基板上的技巧,其优势重要在于可以进步像素开口率及LCD显示品德,应用于高阶产品。别的,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。然则COA技巧会导致基板的整体良品率降低。除此之外,为了不影响TFT的正常运作,还请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、污染情况等问题。是以,无机金属材料逐渐被有机的树脂型BM代替。作为负性光阻,树脂型BM的制程与彩色颜料光阻的制程雷同。

3.3 OLED用彩色滤光片

应用白色OLED+彩色滤光片实现OLED的彩色显示也逐渐被很多研究机构和企业所存眷。今朝成长彩色滤光片法的厂商以TDK、三菱化学等日本厂商为主。

一、彩色滤光片构造

  彩色滤光片(ColorFilter,CF)是LCD实现彩色显示的关键零部件,其机能(如开口率、色纯度、色差等)直接影响到液晶面板的色彩还原性、亮度和比较度。LCD-TV面板用的彩色滤光片年夜约占面板模组(LCM)总成本约19%,在成本份额上仅次于背光模组。其道理主如果经由控制IC的驱动,使面板背光源穿过彩色滤光片,出现出色彩,可见光区到近红外光区范围的光通过中性密度滤光片后,不同波长的光均按照同一比例衰减。彩色滤光片的根本构造重要为玻璃基板、BM(黑矩阵)、彩色光阻、保护层(OC)、ITO、垫片(spacer)。

 二、彩色滤光片材料分析

  彩色滤光片(Colorfilter)为液晶平面显示器(Liquid Crystal Display)彩色化之关键零组件。液晶平面显示器为非主动发光之组件,其色彩之显示必须透过内部的背光模块(穿透型LCD)或外部的情况入射光(反射型或半穿透型LCD)供给光源,再搭配驱动IC(Drive IC)与液晶(Liquid Crystal)控制形成灰阶显示(Gray Scale),而后透过彩色滤光片的R,G,B彩色层供给色相(Chromacity),形成彩色显示画面。

 

  三、彩色滤光片合成工艺近况

  传统制程重要以颜料分散法为主,今朝最先辈的办法是喷墨印刷法,可以降低年夜尺寸彩色滤光片10%-12%的成本,日本凸版印刷和年夜日本印刷(DNP)都已经控制了这种技巧。

  颜料分散法之彩色层形成类似半导体的黄光微影制程,起首将颜料分散型彩色光阻涂布于已形成黑色矩阵的玻璃基板上,经软烤(Pre-bake),曝光对准(Aligned),显影(Developed),光阻剥离(Stripping),硬烤(Post-bake)反复此流程三次形成R,G,B之三色图形(Pattern)。

 

  四、彩色滤光片供给情况

  在供给方法方面,5代以下年夜部分为外购方法。从5代开端,更多企业采取inhouse(内部供给)的方法。彩色滤光片(CF)是客户定制程度很高的部件,其玻璃基板的尺寸必须和客户基板的尺寸相合营,加上CF制造技巧请求高,5代以上线基板既年夜又薄,运输风险很年夜,所以5代以上CF临盆线于TFT-LCD面板厂房内的趋势越来越明显,面板厂克己CF比例越来越高。例如三星的克己比率为75%,AUO为62%,而奇美和LGD的克己率则高达90%以上。在专业外售型范畴,日本的凸版印刷、年夜日本油墨(DNP)、东丽公司(TORAY)是全球年夜尺寸TFT液晶彩色滤光片制造的三巨擘。台湾的和鑫光电、展茂、剑度等公司从日本引进技巧,产品重要为台湾的五家液晶面板工厂配套。

(编辑:xiaobian)

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