彩色滤光片产业发展范文

一、彩色滤光片概述

(一)制作步骤

第一步，要先制作出黑色矩阵、确定像素和子像素的图案。而黑色底板的作用是将红、绿、蓝三个色彩层分隔开来，作用是增加对比度，避免产生杂色光。

第二步，采用涂膜、显影、光刻技术，使用特定的颜料在黑色底板上涂抹红、绿、蓝三种色彩层。而这三种颜色所构成的彩色像素，其尺寸一般为80—200微米左右。

第三步，制作保护层。溅射一层铟锡氧化物，作为透明导电薄膜层，成为TFT-LCD的公共电极。铟锡氧化物层的特点是透光性较高、表面电阻率很低。

(二)性能评价

彩色滤光片的性能好坏，主要从显示质量、运行的稳定性与后工序的匹配性三个方面进行评价。

1.显示质量

关于显示质量，主要有两点评判标准：一是光谱特性，二是对比度。光谱特性中，色纯度反映的是显示器件表现色彩的能力，透过率反映的是显示器件表现色彩的范围。彩色滤光片三原色中的每一种色彩，都具有很高的色纯度和透过率。而且当三原色混合在一起时，能够实现适当的白平衡。影响色纯度和透过率的主要因素是彩色的构成颜料，所以，应该选用具有尖锐谱峰的颜料。三原色的透射波长不要过长或过短，能够避免光谱发生重叠，同时确保滤色层具有还原彩色的能力。关于对比度，它对图像的显示十分重要。一般说来，色纯度和清晰度都比较高的画面，一定需要高对比度。TFT-LCD的对比度数值为200:1—400:1。同时，和高对比度相对应的是低反射率，这就对黑色矩阵提出了比较严格的要求。

2.运行稳定性

所谓运行的稳定性，指的是彩色滤光片要有良好的耐光性、耐热性，并且工作稳定。关于耐光性，是要求彩色滤光片具有较强的对背景光的承受能力，而且不会褪色。耐热性是因为后工序会遇到250℃的高温，要求彩色滤光片不会因受热而变形、变色。

3.与后工序的匹配性

彩色滤光片在工作中要能够承受后工序带来的酸、碱腐蚀，因此要具有良好的耐腐蚀性。另外，彩色滤光片装到TFT-LCD上，中间还要经过化学清洗、封接、定向膜处理等工序，因此要求它还要具有良好的抗化学性、密封适应性。只有满足这些要求，成品彩色滤光片的性能才会有保障。

二、彩色滤光片的制作方法

(一)各种彩色滤光片的工艺比较

彩色层作为彩色滤光片的重要部分，其采用的材料和制作工艺直接决定了彩色滤光片的平整度、光谱特性、物理化学性质。自从采用彩色滤光片实现LCD的彩色化以来，根据色彩的形成手段的不同，可以分为染色法、颜料分解法、电解淀积法、干膜转写法、反转印刷法、喷墨打印法、激光打印法等。制造方法不同，采用的原材料和功能性质也会不同。每种方法都有自己的优点和缺点。第一，使用染色法制造的彩色滤光片，其透光性能好，但是由于染料的耐光性和耐热性比较差，所以目前生产厂家已经停止使用该方法。第二，电解淀积法的缺点有两个，一是无法形成黑色矩阵，二是由于制造的薄膜厚度偏大，限制了它的使用范围。第三，使用颜料分散法制造彩色滤光片，是目前国内外普遍采用的方法。该方法的关键技术在于大面积的涂膜、显影、曝光技术。尽管这种方法的工艺发展比较成熟，但由于工艺复杂、必须进行反复的光刻过程，所以导致生产成本较高。第四，反转印刷法由日本研发，目前该工艺还不够成熟，主要体现在分辨率、成膜的均匀性、印刷的精准度和重复性等方面。另外，想要实现规模化的生产，中间还有许多技术难关要攻克。第五，干膜转写法在制造彩色滤光片时，对生产条件的要求很高。彩膜和玻璃基板的结合是技术关键，容易出现问题，而且成本较高。第六，激光打印法由杜邦公司研发，由于专利问题，目前还没有进行实际生产。因此，还只是一种理论上的方法。

(二)喷墨打印法一览

喷墨打印法作为后起之秀，是近几年刚刚兴起的一种薄膜制备方法。其主要的施工原理在于：墨水在通过打印头的时候形成墨滴，墨滴经过喷嘴微孔时，被直接喷射到基板的指定位置，从而形成薄膜。该方法能够将红、绿、蓝三色墨水一次性涂在基板的指定位置上，所以有效避免了进行多次光刻的步骤。该方法能够简化生产工艺，降低生产成本，节省大量的材料，实现了经济和环境的双重效益。在制作过程中，将红、绿、蓝三种墨水准确的打印在基板上，和子像素的位置刚好契合。墨水经过紫外光的固化，就会形成三色的彩色层薄膜。最后在上面制备一层保护层，进行平坦处理，溅射铟锡氧化物即可。喷墨打印法的施工工艺简单，能够规模化生产，而且成品的薄膜具有很高的分辨率，所以很快成为这一领域的佼佼者。彩色滤光片要求像素的成膜面积很小，一般为几十微米，所以对墨滴的稳定性和打印精度提出了高要求。目前而言，喷墨打印技术仅仅掌握在少数厂商手中，一时间还不能实现技术的普遍性公开。

三、产业的发展现状和未来的展望

只有保证彩色滤光片的大小和TFT基板的大小完全一致，才能实现两片玻璃的紧密贴合。另外，还要保证红、绿、蓝三种颜色的子像素的位置，必须和TFT基板上的像素进行准确的对接。随着新一代TFT-LCD的生产和尺寸更大的LCD面板的研发，彩色滤光片也被推到了大尺寸、高分辨率的生产工艺难关上。从生产成本上来说，彩色滤光片占总成本的20%左右，所以，滤光片的工艺发展成为降低生产成本的关键因素。先来看看日本。日本是世界上第一个研制彩色滤光片的国家，并且率先进行生产，随后生产技术被台湾和韩国应用。在日本，彩色滤光片制造厂商有凸版印刷、大日本印刷、东丽公司等；在台湾，则有奇美、达虹、展茂等；韩国有三星等公司。就目前的数据分析而言，彩色滤光片的关键技术和关键的生产设备都被大厂商所掌握。全球三大彩色滤光片制造厂商分别是凸版印刷、大日本印刷、STI，这三家占据了全球滤光片市场的76%。再将目光转移到国内，近几年来我国的TFT-LCD产业发展很快，2009年，我国液晶面板的龙头企业，北京京东方公司建设国内第一条8.5代液晶面板生产线。这条总投资超过280亿的生产线的建设，打破了国外厂商的技术封锁，具有里程碑式的意义。随后，国内计划投产的7.5代生产线达到8条之多，而世界范围内生产线也不过总共12条。面对的市场需求和竞争，在发展TFT-LCD的同时，也要关注研发彩色滤光片的新工艺和新技术及新材料。在传统的制造方法基础上，寻找成本更低、性能更佳的新型制造方法，是TFT-LCD行业的发展需要。

四、结语

彩色滤光片集成技术的发展，是液晶面板厂制造商不断提高产品质量的结果。在这个过程中，制造商降低了生产成本，努力改变原材料的使用方向，实现了经济效益和良好的社会效益。我们相信，彩色滤光片产业在未来的发展将会更加迅速，为人们的生产、生活提供更满意、更优质的服务。

作者：吴云桂单位：南京中电熊猫液晶材料科技有限公司