關(guān)于對(duì)TFT—LCD 彩色濾光片發(fā)展方向的探究

高雪松 龐華山 章旭 盛大德 王野

摘 要：TFT-LCD廣泛應(yīng)用于顯示器、TV、手機(jī)、筆記本電腦等各種顯示終端設(shè)備上。文章重點(diǎn)講述的彩色濾光片是英文Color Filter的簡(jiǎn)稱（以下簡(jiǎn)稱CF），它位于LCD顯示屏最靠近人眼的一側(cè)。CF是TFT-LCD面板能夠形成彩色圖像的關(guān)鍵零部件，CF的產(chǎn)品品質(zhì)直接影響TFT-LCD的色彩表現(xiàn)。文章重點(diǎn)對(duì)彩色濾光片新技術(shù)的發(fā)展方向進(jìn)行探究。

關(guān)鍵詞：彩色濾光片；發(fā)展方向；探究

中圖分類號(hào)：TN141 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）25-0064-03

Abstract： TFT-LCD is widely used in displays， TVs， mobile phones， notebook computers and other display terminals. The color filter， which is the abbreviation of color filter （CF） in English， is located on the side of LCD screen closest to the human eye. CF is the key component of TFT-LCD panel which can form color image. The product quality of CF directly affects the color performance of TFT-LCD. This paper focuses on the development direction of the new technology of color filter.

Keywords： Color Filter； development direction； exploration

引言

CF通過(guò)顯微鏡進(jìn)行局部放大可以看到，是由紅綠藍(lán)三色組成的規(guī)律分布的圖形。是由玻璃基板、黑色矩陣、彩色層、保護(hù)層及ITO導(dǎo)電膜等組成[1]。具體工藝制成可分為ITO工藝以及Photo工藝。液晶顯示技術(shù)中與CF相關(guān)的新技術(shù)的發(fā)展主要從基板尺寸、Color光阻材料、大屏拼接、四色技術(shù)、COA技術(shù)五個(gè)方面開(kāi)展。

1 基板尺寸

首先，不同世代線基板尺寸的變化，由原來(lái)5代線的1100*1300到當(dāng)前的10代線2880*3130，尺寸逐步擴(kuò)大。與此同時(shí)液晶面板的尺寸也在逐步增大，目前世界最大尺寸液晶面板為120寸，如圖1所示，如選用8代線基板生產(chǎn)60寸TV，一枚母板能切割3片60寸面板，而選用10

代線基板可以切割出6片，同樣流片量的生產(chǎn)線，選用8代線生產(chǎn)能力會(huì)提高2倍。母板尺寸的變大不僅能滿足市場(chǎng)對(duì)面板尺寸大型化的要求，同時(shí)也提高切割效率、降低成本，這樣以來(lái)母板尺寸的不斷擴(kuò)大就成為一種趨勢(shì)。與此同時(shí)，在液晶顯示器輕量化、薄型化及廣視角、高亮度的發(fā)展趨勢(shì)下，玻璃基板的厚度逐步減少，輕量薄型化可減輕玻璃質(zhì)量降低內(nèi)部缺陷，從而降低成本，提高使用效率[2]。2010年至今玻璃基板已經(jīng)從之前的0.7mm發(fā)展成當(dāng)前主流的0.4mm。

2 Color光阻材料

液晶面板從背光源發(fā)出的光經(jīng)過(guò)偏光片、陣列層、液晶層、CF層及外偏光片層，最終到達(dá)人眼的光量通常在5%左右，為了實(shí)現(xiàn)更高的亮度和更低的功耗，業(yè)界研究者主要有兩個(gè)方向，一個(gè)是背光源由CCFL（冷陰極熒光燈） 更換為L(zhǎng)ED光源，另一個(gè)方向就是研究應(yīng)用新的彩色光阻材料提升液晶面板的透過(guò)率。彩色光阻材料的發(fā)展趨勢(shì)是從顏料發(fā)展至當(dāng)前的混合型染料，預(yù)計(jì)將來(lái)會(huì)使用純?nèi)玖希ㄔ斠?jiàn)圖2、圖3）。

通過(guò)新的顏色材料的導(dǎo)入和應(yīng)用，可逐步提高CF的透過(guò)率，實(shí)現(xiàn)更高亮度的顯示；如圖4所示在保證同樣耐光性和耐化學(xué)性的前提下，對(duì)比了顏料和混合染料透過(guò)率的差異，相比較而言純?nèi)玖系耐高^(guò)率是最好的。如圖4所示為RGB三種色光通過(guò)不同光阻材料的透過(guò)率曲線，從曲線圖可以看出，同種顏色光通過(guò)光阻染料的透過(guò)率比顏料透過(guò)率提升5%～10%左右。目前，主流制造企業(yè)正在導(dǎo)入應(yīng)用的是混合染料型彩膜，據(jù)了解少部分制造企業(yè)采用混合染料型CF。

3 大屏拼接

近年來(lái)，終端顯示系統(tǒng)在朝著大型化、高清晰化發(fā)展，大屏幕顯示系統(tǒng)具有大畫面，高分辨率的特點(diǎn)，采用液晶面板實(shí)現(xiàn)的拼接屏具有低功耗、重量輕、壽命長(zhǎng)、畫面亮度均勻等優(yōu)點(diǎn)，但其軟肋之處就是不能做到無(wú)縫拼接。這是由于液晶屏在出廠時(shí)就有一條邊框，液晶屏拼起來(lái)就會(huì)出現(xiàn)邊框縫。

4 四色技術(shù)

首先區(qū)分RGB與RGBW，RGB顯示技術(shù)是指使用R（red，紅色）、G（green，綠色）、

B（blue，藍(lán)色）三原色作為像素構(gòu)成的顯示技術(shù)[3]。RGBW顯示技術(shù)是指在使用原有R/G/B三原色基礎(chǔ)上增加W（white，白色）子像素，構(gòu)成四色型像素的顯示技術(shù)，是一種

sub pixel rendering（子像素渲染，又稱子像素共用）新型顯示技術(shù)方式。RGBW優(yōu)點(diǎn)在于提高背光的利用率，降低背光源的功耗，同時(shí)還增加了對(duì)比度，目前市場(chǎng)主流企業(yè)開(kāi)發(fā)的RGBW產(chǎn)品透過(guò)率能夠提升50%左右。

接下來(lái)介紹四色技術(shù)RGBY技術(shù)，為擴(kuò)展LCD顯示設(shè)備的色域，業(yè)界提出了MPC顯示器（Multi-PrimaryColor Display），在傳統(tǒng)LCD使用紅、綠、藍(lán)子像素的基礎(chǔ)上再引入一個(gè)或多個(gè)子像素。研究發(fā)現(xiàn)，自然界存在的顏色中單純的紅、綠、藍(lán)顏色很少，而大部分色彩是紅、綠、藍(lán)三基色的補(bǔ)色：青、品紅（紫色）、黃和它們的混合色（又稱為中間色）。其中黃色占據(jù)了相當(dāng)大的成分，同時(shí)在現(xiàn)在的廣播電視信號(hào)中，黃色信號(hào)出現(xiàn)的頻率相當(dāng)高，此外是青色。因此，增加黃色無(wú)疑是個(gè)好的選擇。四色技術(shù)的色域明顯大于RGB三基色的色域，因此可以使重現(xiàn)的圖像更加明亮、鮮艷[4]。

5 COA技術(shù)

為了提高液晶面板的亮度和對(duì)比度，人們開(kāi)發(fā)了彩色濾光片集成技術(shù)；其中比較成熟的是COA技術(shù)，如圖5所示，為采用COA技術(shù)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖，它是將彩色光阻制備在TFT基板上的技術(shù)。

在TFT側(cè)的結(jié)構(gòu)如圖6所示：PVX工序完成后進(jìn)行RGB工序制作，并完成過(guò)孔制作，然后進(jìn)行ITO工序；這樣使得ITO與Active+SD導(dǎo)通，形成與傳統(tǒng)液晶顯示器相同的電路結(jié)構(gòu)，CF側(cè)結(jié)構(gòu)則簡(jiǎn)化為：BM→OC+ITO→PS；COA技術(shù)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）上下基板自對(duì)準(zhǔn)，省卻了對(duì)準(zhǔn)工藝：在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，當(dāng)前后兩片玻璃基板上分別加工完成薄膜晶體管和彩色濾光層后，需將兩片玻璃上相應(yīng)的像素位置對(duì)準(zhǔn)后再封盒，對(duì)準(zhǔn)工藝的準(zhǔn)確性直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量。采用COA技術(shù)后，兩者都在一片玻璃基板上，可以自對(duì)準(zhǔn)，省卻了對(duì)準(zhǔn)工藝，簡(jiǎn)化了加工過(guò)程，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。（2）降低了成本。由于將彩色濾光層制備在薄膜晶體管上，簡(jiǎn)化了彩色濾光片的制作工藝，另外，針對(duì)外購(gòu)CF的面板廠家來(lái)說(shuō)，彩色濾光片和液晶顯示屏一般是由不同的工廠生產(chǎn)的，在配合上需要耗費(fèi)人力物力，質(zhì)量也難保證，采用COA技術(shù)則可解決上述問(wèn)題，間接降低成本。（3）BM線寬可以變細(xì)， 因此獲得了更高的開(kāi)口率，提高了產(chǎn)品透過(guò)率。（4）COA技術(shù)會(huì)導(dǎo)致基板的整體良品率下降。

參考文獻(xiàn)：

[1]李宏彥，楊久霞，呂艷英，等.TFT-LCD用彩色濾光片[J].現(xiàn)代顯示，2005（06）：41-44.

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[3]胡鵬，齊琪，陳仁偉.RGB與RGBW顯示技術(shù)的比對(duì)驗(yàn)證分析及4K標(biāo)準(zhǔn)化建議[J].電視技術(shù)，2017，41（Z3）：145-149.

[4]劉全恩.液晶面板UV～2A和RGBY技術(shù)剖析[J].中國(guó)數(shù)字電視，2011（07）：52-55.