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一、彩色濾光片概述
(一)制作步驟
第一步，要先制作出黑色矩陣、確定像素和子像素的圖案。而黑色底板的作用是將紅、綠、藍三個色彩層分隔開來，作用是增加對比度，避免產生雜色光。
第二步，采用涂膜、顯影、光刻技術，使用特定的顏料在黑色底板上涂抹紅、綠、藍三種色彩層。而這三種顏色所構成的彩色像素，其尺寸一般為80—200微米左右。
第三步，制作保護層。濺射一層銦錫氧化物，作為透明導電薄膜層，成為TFT-LCD的公共電極。銦錫氧化物層的特點是透光性較高、表面電阻率很低。
(二)性能評價
彩色濾光片的性能好壞，主要從顯示質量、運行的穩定性與后工序的匹配性三個方面進行評價。
1.顯示質量
關于顯示質量，主要有兩點評判標準：一是光譜特性，二是對比度。光譜特性中，色純度反映的是顯示器件表現色彩的能力，透過率反映的是顯示器件表現色彩的范圍。彩色濾光片三原色中的每一種色彩，都具有很高的色純度和透過率。而且當三原色混合在一起時，能夠實現適當的白平衡。影響色純度和透過率的主要因素是彩色的構成顏料，所以，應該選用具有尖銳譜峰的顏料。三原色的透射波長不要過長或過短，能夠避免光譜發生重疊，同時確保濾色層具有還原彩色的能力。關于對比度，它對圖像的顯示十分重要。一般說來，色純度和清晰度都比較高的畫面，一定需要高對比度。TFT-LCD的對比度數值為200:1—400:1。同時，和高對比度相對應的是低反射率，這就對黑色矩陣提出了比較嚴格的要求。
2.運行穩定性
所謂運行的穩定性，指的是彩色濾光片要有良好的耐光性、耐熱性，并且工作穩定。關于耐光性，是要求彩色濾光片具有較強的對背景光的承受能力，而且不會褪色。耐熱性是因為后工序會遇到250℃的高溫，要求彩色濾光片不會因受熱而變形、變色。
3.與后工序的匹配性
彩色濾光片在工作中要能夠承受后工序帶來的酸、堿腐蝕，因此要具有良好的耐腐蝕性。另外，彩色濾光片裝到TFT-LCD上，中間還要經過化學清洗、封接、定向膜處理等工序，因此要求它還要具有良好的抗化學性、密封適應性。只有滿足這些要求，成品彩色濾光片的性能才會有保障。
二、彩色濾光片的制作方法
(一)各種彩色濾光片的工藝比較
彩色層作為彩色濾光片的重要部分，其采用的材料和制作工藝直接決定了彩色濾光片的平整度、光譜特性、物理化學性質。自從采用彩色濾光片實現LCD的彩色化以來，根據色彩的形成手段的不同，可以分為染色法、顏料分解法、電解淀積法、干膜轉寫法、反轉印刷法、噴墨打印法、激光打印法等。制造方法不同，采用的原材料和功能性質也會不同。每種方法都有自己的優點和缺點。第一，使用染色法制造的彩色濾光片，其透光性能好，但是由于染料的耐光性和耐熱性比較差，所以目前生產廠家已經停止使用該方法。第二，電解淀積法的缺點有兩個，一是無法形成黑色矩陣，二是由于制造的薄膜厚度偏大，限制了它的使用范圍。第三，使用顏料分散法制造彩色濾光片，是目前國內外普遍采用的方法。該方法的關鍵技術在于大面積的涂膜、顯影、曝光技術。盡管這種方法的工藝發展比較成熟，但由于工藝復雜、必須進行反復的光刻過程，所以導致生產成本較高。第四，反轉印刷法由日本研發，目前該工藝還不夠成熟，主要體現在分辨率、成膜的均勻性、印刷的精準度和重復性等方面。另外，想要實現規模化的生產，中間還有許多技術難關要攻克。第五，干膜轉寫法在制造彩色濾光片時，對生產條件的要求很高。彩膜和玻璃基板的結合是技術關鍵，容易出現問題，而且成本較高。第六，激光打印法由杜邦公司研發，由于專利問題，目前還沒有進行實際生產。因此，還只是一種理論上的方法。
(二)噴墨打印法一覽
噴墨打印法作為后起之秀，是近幾年剛剛興起的一種薄膜制備方法。其主要的施工原理在于：墨水在通過打印頭的時候形成墨滴，墨滴經過噴嘴微孔時，被直接噴射到基板的指定位置，從而形成薄膜。該方法能夠將紅、綠、藍三色墨水一次性涂在基板的指定位置上，所以有效避免了進行多次光刻的步驟。該方法能夠簡化生產工藝，降低生產成本，節省大量的材料，實現了經濟和環境的雙重效益。在制作過程中，將紅、綠、藍三種墨水準確的打印在基板上，和子像素的位置剛好契合。墨水經過紫外光的固化，就會形成三色的彩色層薄膜。最后在上面制備一層保護層，進行平坦處理，濺射銦錫氧化物即可。噴墨打印法的施工工藝簡單，能夠規模化生產，而且成品的薄膜具有很高的分辨率，所以很快成為這一領域的佼佼者。彩色濾光片要求像素的成膜面積很小，一般為幾十微米，所以對墨滴的穩定性和打印精度提出了高要求。目前而言，噴墨打印技術僅僅掌握在少數廠商手中，一時間還不能實現技術的普遍性公開。
三、產業的發展現狀和未來的展望
只有保證彩色濾光片的大小和TFT基板的大小完全一致，才能實現兩片玻璃的緊密貼合。另外，還要保證紅、綠、藍三種顏色的子像素的位置，必須和TFT基板上的像素進行準確的對接。隨著新一代TFT-LCD的生產和尺寸更大的LCD面板的研發，彩色濾光片也被推到了大尺寸、高分辨率的生產工藝難關上。從生產成本上來說，彩色濾光片占總成本的20%左右，所以，濾光片的工藝發展成為降低生產成本的關鍵因素。先來看看日本。日本是世界上第一個研制彩色濾光片的國家，并且率先進行生產，隨后生產技術被臺灣和韓國應用。在日本，彩色濾光片制造廠商有凸版印刷、大日本印刷、東麗公司等；在臺灣，則有奇美、達虹、展茂等；韓國有三星等公司。就目前的數據分析而言，彩色濾光片的關鍵技術和關鍵的生產設備都被大廠商所掌握。全球三大彩色濾光片制造廠商分別是凸版印刷、大日本印刷、STI，這三家占據了全球濾光片市場的76%。再將目光轉移到國內，近幾年來我國的TFT-LCD產業發展很快，2009年，我國液晶面板的龍頭企業，北京京東方公司建設國內第一條8.5代液晶面板生產線。這條總投資超過280億的生產線的建設，打破了國外廠商的技術封鎖，具有里程碑式的意義。隨后，國內計劃投產的7.5代生產線達到8條之多，而世界范圍內生產線也不過總共12條。面對的市場需求和競爭，在發展TFT-LCD的同時，也要關注研發彩色濾光片的新工藝和新技術及新材料。在傳統的制造方法基礎上，尋找成本更低、性能更佳的新型制造方法，是TFT-LCD行業的發展需要。
四、結語
彩色濾光片集成技術的發展，是液晶面板廠制造商不斷提高產品質量的結果。在這個過程中，制造商降低了生產成本，努力改變原材料的使用方向，實現了經濟效益和良好的社會效益。我們相信，彩色濾光片產業在未來的發展將會更加迅速，為人們的生產、生活提供更滿意、更優質的服務。
作者：吳云桂單位：南京中電熊貓液晶材料科技有限公司