關于對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廣泛應用于顯示器、TV、手機、筆記本電腦等各種顯示終端設備上。文章重點講述的彩色濾光片是英文Color Filter的簡稱（以下簡稱CF），它位于LCD顯示屏最靠近人眼的一側。CF是TFT-LCD面板能夠形成彩色圖像的關鍵零部件，CF的產品品質直接影響TFT-LCD的色彩表現。文章重點對彩色濾光片新技術的發(fā)展方向進行探究。

關鍵詞：彩色濾光片；發(fā)展方向；探究

中圖分類號：TN141 文獻標志碼：A 文章編號：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通過顯微鏡進行局部放大可以看到，是由紅綠藍三色組成的規(guī)律分布的圖形。是由玻璃基板、黑色矩陣、彩色層、保護層及ITO導電膜等組成[1]。具體工藝制成可分為ITO工藝以及Photo工藝。液晶顯示技術中與CF相關的新技術的發(fā)展主要從基板尺寸、Color光阻材料、大屏拼接、四色技術、COA技術五個方面開展。

1 基板尺寸

首先，不同世代線基板尺寸的變化，由原來5代線的1100*1300到當前的10代線2880*3130，尺寸逐步擴大。與此同時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，同樣流片量的生產線，選用8代線生產能力會提高2倍。母板尺寸的變大不僅能滿足市場對面板尺寸大型化的要求，同時也提高切割效率、降低成本，這樣以來母板尺寸的不斷擴大就成為一種趨勢。與此同時，在液晶顯示器輕量化、薄型化及廣視角、高亮度的發(fā)展趨勢下，玻璃基板的厚度逐步減少，輕量薄型化可減輕玻璃質量降低內部缺陷，從而降低成本，提高使用效率[2]。2010年至今玻璃基板已經從之前的0.7mm發(fā)展成當前主流的0.4mm。

2 Color光阻材料

液晶面板從背光源發(fā)出的光經過偏光片、陣列層、液晶層、CF層及外偏光片層，最終到達人眼的光量通常在5%左右，為了實現更高的亮度和更低的功耗，業(yè)界研究者主要有兩個方向，一個是背光源由CCFL（冷陰極熒光燈） 更換為LED光源，另一個方向就是研究應用新的彩色光阻材料提升液晶面板的透過率。彩色光阻材料的發(fā)展趨勢是從顏料發(fā)展至當前的混合型染料，預計將來會使用純染料（詳見圖2、圖3）。

通過新的顏色材料的導入和應用，可逐步提高CF的透過率，實現更高亮度的顯示；如圖4所示在保證同樣耐光性和耐化學性的前提下，對比了顏料和混合染料透過率的差異，相比較而言純染料的透過率是最好的。如圖4所示為RGB三種色光通過不同光阻材料的透過率曲線，從曲線圖可以看出，同種顏色光通過光阻染料的透過率比顏料透過率提升5%～10%左右。目前，主流制造企業(yè)正在導入應用的是混合染料型彩膜，據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，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，采用液晶面板實現的拼接屏具有低功耗、重量輕、壽命長、畫面亮度均勻等優(yōu)點，但其軟肋之處就是不能做到無縫拼接。這是由于液晶屏在出廠時就有一條邊框，液晶屏拼起來就會出現邊框縫。

4 四色技術

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

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

sub pixel rendering（子像素渲染，又稱子像素共用）新型顯示技術方式。RGBW優(yōu)點在于提高背光的利用率，降低背光源的功耗，同時還增加了對比度，目前市場主流企業(yè)開發(fā)的RGBW產品透過率能夠提升50%左右。

接下來介紹四色技術RGBY技術，為擴展LCD顯示設備的色域，業(yè)界提出了MPC顯示器（Multi-PrimaryColor Display），在傳統(tǒng)LCD使用紅、綠、藍子像素的基礎上再引入一個或多個子像素。研究發(fā)現，自然界存在的顏色中單純的紅、綠、藍顏色很少，而大部分色彩是紅、綠、藍三基色的補色：青、品紅（紫色）、黃和它們的混合色（又稱為中間色）。其中黃色占據了相當大的成分，同時在現在的廣播電視信號中，黃色信號出現的頻率相當高，此外是青色。因此，增加黃色無疑是個好的選擇。四色技術的色域明顯大于RGB三基色的色域，因此可以使重現的圖像更加明亮、鮮艷[4]。

5 COA技術

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

在TFT側的結構如圖6所示：PVX工序完成后進行RGB工序制作，并完成過孔制作，然后進行ITO工序；這樣使得ITO與Active+SD導通，形成與傳統(tǒng)液晶顯示器相同的電路結構，CF側結構則簡化為：BM→OC+ITO→PS；COA技術具有以下幾個特點：（1）上下基板自對準，省卻了對準工藝：在傳統(tǒng)結構中，當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的像素位置對準后再封盒，對準工藝的準確性直接影響產品的質量。采用COA技術后，兩者都在一片玻璃基板上，可以自對準，省卻了對準工藝，簡化了加工過程，提高了產品質量。（2）降低了成本。由于將彩色濾光層制備在薄膜晶體管上，簡化了彩色濾光片的制作工藝，另外，針對外購CF的面板廠家來說，彩色濾光片和液晶顯示屏一般是由不同的工廠生產的，在配合上需要耗費人力物力，質量也難保證，采用COA技術則可解決上述問題，間接降低成本。（3）BM線寬可以變細， 因此獲得了更高的開口率，提高了產品透過率。（4）COA技術會導致基板的整體良品率下降。

參考文獻：

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

[2]張芳.TFT-LCD產業(yè)鏈狀況分析及發(fā)展建議[J].新材料產業(yè)，2007（09）：56-62.

[3]胡鵬，齊琪，陳仁偉.RGB與RGBW顯示技術的比對驗證分析及4K標準化建議[J].電視技術，2017，41（Z3）：145-149.

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