彩色滤光片制备方法概述

彩色滤光片制备方法概述

徐红梅，张 梅 （国家知识产权局专利局专利审查协作湖北中心，430000） 【摘 要】摘要：彩色滤光片是液晶显示器中实现彩色显示的重要部件，其制备工艺直接影响决定了彩色滤光片的性能。本文介绍了彩色滤光片结构及原理，比较分析了各种彩色滤光层的制作方法的优势和劣势，提出喷墨法由于具有快速、精准、材料利用率高等一系列优点，其已经成为制备大尺寸彩色滤光片极有竞争力的一项技术，并简要阐述喷墨法国内外的发展现状及。 【期刊名称】电子测试 【年(卷),期】2016(000)016 【总页数】2

【关键词】液晶显示；彩色滤光片；制备方法；喷墨

0 引言

液晶显示器以其出色的彩色画面质量、多元的尺寸、低成本等优势，广泛应用于诸如电视、手机、计算机、终端等显示领域，彩色滤光片（color Filter；CF）是液晶显示器中能呈现彩色影像的重要关键零部件，其性能对液晶显示器呈现的彩色影像的视角宽度、亮度、分辨率、色域等性能起到了决定性的作用；而彩色滤光片的性能主要由其颜色层的原材料和制备工艺影响决定，且在彩色滤光片的制备成本占LCD总制备成本20%以上的技术背景下，未来对彩色滤光片制备的研究将趋向于画面精细化、低成本、大尺寸等方向。

1 彩色滤光片概述

彩色滤光片由玻璃基板、黑色矩阵、颜色层、保护层及ITO导电膜等部分组成。其中，玻璃基板作为彩色滤光片的载体，为了使得玻璃基板与LCD显示面板完

全紧密贴合，通常要求该基板与LCD显示面板使用大小和型号都相同的玻璃，以免在制造过程中因热膨胀不同而影响良品率；黑矩阵的主要作用是阻隔颜色层（红、绿、蓝），增加对比度，防止不同颜色层之间的浸染和不同颜色光之间的混杂；颜色层的每个像素由红、绿、蓝三个子像素构成，三个子像素的排布方式主要有条型、品字形、四像素和马赛克型等，通过红、绿、蓝三个子像素混合产生多样的色彩，继而来显示出彩色影像；保护层的主要功能是保护颜色层和增加表面的平整性，因为当颜色层和黑矩阵之间不平整时，液晶显示器在封装过程中会压坏颜色层/黑矩阵，继而导致成像品质下降，此外，保护层还可作为黑色矩阵与ITO导电膜的绝缘层；ITO导电膜作为液晶显示器的一个电极，与阵列基板的对应电极构成正负极以驱动液晶分子排列。

彩色滤光片传统制备方法主要有染色法、颜料分散法、电沉积法、印刷法、以及用于大尺寸面板的喷墨法，除此之外，现有技术中还存在电镀法、激光打印法等方法。以下简要阐述主要的制备方法及其优劣势。

（1）染色法是最先被提出、也是一种材料和工艺极为成熟的方法，其主要包含图案化光阻制备和染色工程这两部分工序。该方法的优点是颜色层图案精细、色透过率高，但是染料的耐热、耐光、耐化学性较差，同时在制备过程中需要重复许多复杂的生产步骤（如曝光光刻、染色、清洗、固化），且这些步骤的重复次数决定所染色的颜色数目，总体制备工艺较复杂、成本较高。

（2）鉴于上述染色法中的缺点，研究人员提出了一种颜料分散法，通常采用旋转涂布方式，具有可靠性高、性能稳定等优点，但是，在涂布过程中，由于离心力，会使得制备的颜料光阻分布不均匀，同时在显影时由于部分颜色光阻未被移除使得颜料层表面平整度不好，此外，颜料分散法同样需要经过多次光刻、

显影，具有工艺复杂，成本较高的缺点。

（3）电沉积法是将电沉积法是将ITO电极图案的玻璃基板放入有电解液的电解槽中，在电泳作用下，树脂和颜料在相应的电极上析出，形成着色图案，加热处理后重复上述步骤得到R、G、B颜色层，该方法形成的滤光片膜厚均匀、平整度和稳定性较好，且制备简单、成本低廉，但是，由于方法是利用电极之间的吸引作用，因此形成颜色层只能是条形排列，很难形成品字型和马赛克型，即灵活性低。

（4）常用的转刷法是通过将带有图案形状的油墨（或光阻材料）转印到滚筒上，通过滚筒转印到有黑色矩阵的玻璃基板上，重复多次后得到R、G、B颜色层，该方法的优点是工艺简单、生产率高，但是其获得的颜色层精度、表面平整度较差，对提高彩色滤光片的性能有很大的不利。

（5）喷墨法，目前该方法不仅具有工艺简化、成本低廉、颜料利用率高等优点，尤其还在大尺寸彩色滤光片的制备中具有绝对的竞争力，该方法的具体步骤如下：通过在玻璃基板上形成由黑色矩阵组成的次像素开口区域，利用相应的喷墨装置将红、绿、蓝墨水精确的喷射在次像素开口区域内，固化后制备保护层以形成彩色滤光片产品。由于不同颜色的墨水在固化前是流动的，因此，该制备方法容易出现不同颜色之间、颜色层与黑矩阵层之间、颜色层与玻璃基板之间的浸染、混色问题，同时，要使得喷墨装置精确的进行喷墨，这也对喷墨装置本身提出更好的要求。

2 喷墨法国内外的发展现状

LCD技术虽起源于欧美，但将其发展成产业的却是日本，1973年日本夏普公司成功的开发出世界上最早使用液晶显示器的计算机，才证实了其商用价值，