什么是彩色滤光片(CF),彩色滤光片原理和工艺解析

  • 来自:巨世显示      时间:2018-01-22
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  • 彩色滤光片(CF)概述

    彩色滤光片(Color Filter)简称CF,是液晶屏实现彩色化的核心材料。其原理是在玻璃基板上通过颜料分散等工艺涂布BM、R/G/B、及O/C,是通过的白光过滤成红、绿、蓝三种基本色素点阵来实现彩色显示。


    彩色滤光片(CF)显色原理

    红、绿、蓝是原色光,利用这三种色光可以混合出不同的色彩来。由于三种颜色每一种都有256个亮度水平级,因此三种色彩叠加就能形成1670万种色彩了(俗称真彩)。彩色有三种特性,明度(Value)、色调(Hue)、彩度(Chroma)。

    什么是彩色滤光片(CF)


    彩色滤光片主要生产工艺

    彩色滤光片是LCD液晶面板实现彩色化显示的关键原材料,约占彩色LCD液晶面板材料成本的25%左右。此外,彩色滤光片还可应用于OLED等其他平板显示产品。彩色滤光片是由红、绿、蓝三种基本色组成的滤色膜,有规律地分布在一块玻璃基板上,利用滤光的原理,产生红(R)、绿(G)、蓝(B)三种颜色,根据驱动IC控制电压的不同,三种颜色依不同种类混合产生各式各样的色彩。


    彩色滤光片的初生产技术为染色法,后来又发展了电沉积法、印刷法、颜料分散法等生产技术,其中采用颜料分散法制作的CF具有高精度及较佳的耐光性与耐热性,已成为国际上制作彩色滤光片的主流方法。


    彩色滤光片初应用于CSTN-LCD面板,后来随着TFT-LCD液晶面板的发展,又拓展应用于TFT-LCD液晶面板。随着TFT-LCD液晶面板生产线世代的升级,玻璃基板尺寸越来越大,彩色滤光片生产线也随之升级。随着玻璃基板尺寸的增大,生产彩色滤光片的光刻胶涂布技术由原来的旋转涂胶技术演变为“旋涂+刮涂”、“刮涂”等方式,从而在保证大面积涂胶的均匀性的同时,提高光刻胶的利用率,降低生产成本。


    目前彩色LCD面板包括CSTN-LCD和TFT-LCD两种类型,因此彩色滤光片相应分为CSTN-LCD用CF和TFT-LCD用CF两种类型,二者的生产工艺流程基本相同(因此行业习惯将二者统称为彩色滤光片),只是在基板玻璃、ITO 膜电阻、套合精度等方面存在一定差异。


    彩色滤光片制作

    制作彩色滤光片的核心工艺是制备彩色滤色膜。从彩色滤光片的生产过程来看,除同样需先进的玻璃抛光技术外,其后一道工序是在彩色滤色膜上用低温溅射技术镀ITO电极。因此,某种意义上讲,彩色滤光片产品是ITO导电玻璃技术的延伸,或者说彩色滤光片进一步增加了ITO导电玻璃的技术含量。


    目前,彩色滤色膜较常用的制备方法主要有颜料分散法、染色法、印刷法和电沉积法等四种,近年来在日本出现了喷墨印刷法。


    彩色滤色膜的制备方法比较

    由于采用颜料分散法所制造的CF具有高精度及较佳的耐光性与耐热性,使其成为国际上制备彩色滤色膜的主流方法。


    彩色滤光片的技术发展方向取决于下游LCD面板应用需求。终端应用产品不断追求更轻、更薄、高画质显示,与此相适应,LCD液晶面板逐步向高亮度、高对比度、高色彩饱和度、高分辨率方向发展。配合LCD液晶面板的需求,CF生产技术未来主要向以下方向发展:


    ①高亮度。高亮度需要在CF上制作间隙粒子(Photo Spacer)和配合开发高透过率的彩色光刻胶来实现。

    ②高对比度。高对比度需要配合开发高光学浓度(OD值)的树脂BM胶和制作更细线条的黑色矩阵(BM)来实现。

    ③高色彩饱和度。高色彩饱和度需要配合开发高色彩饱和度(NTSC)的彩色光刻胶。

    ④高分辨率。高分辨率需要制作更细线条的红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)三种子像素来实现。

    ⑤更轻、更薄。对彩色滤光片所使用的玻璃基板的厚度要求越来越薄,厚度要达到0.5mm以下。

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