LCD 패널 : TFT-LCD CF 컬러 필름 제조의 전 과정

TFT-LCD CF 컬러 필름의 그림이전 기사에서 TFT-LCD 어레이 기판을 자세히 소개했으며 원래 기사는 다음과 같습니다.[테크니컬 건어] 액정 디스플레이 패널 TFT-LCD를 이해하는 용품 배열 프로세스(6000단어 설명)
오늘 기사에서는 TFT-LCD 액정 디스플레이 패널의 또 다른 중요한 구성 요소인 컬러 필름 기판에 대해 자세히 소개합니다.컬러 필터(CF)라고도 하는 컬러 필름은 착색을 달성하기 위한 TFT-LCD 액정 디스플레이 패널의 핵심 구성 요소이며 TFT-LCD에서 매우 중요한 역할을 합니다.

이 기사는 주로 TFT-LCD 액정 디스플레이 패널용 CF 컬러 필름의 착색 원리, CF 컬러 필름 기판의 구조, CF 컬러 필름 기판의 제조 공정, CF 컬러 필름 기판에 사용되는 재료의 특성과 기능의 네 가지 핵심 부분에 초점을 맞춥니다.

 

01 CF 컬러 필름으로 채색의 원리 실현착색을 위해 컬러 필름의 원리를 이해하려면 먼저 빛의 세 가지 기본 색상을 알아야 합니다. 우리가 흔히 사용하는 빨강(R), 초록(G), 청색(B)을 빛의 3원색이라고 하며, 빨강, 초록, 파랑의 3가지 기본 색상을 사용하여 다양한 색상을 혼합할 수 있습니다.우리의 일반적인 컬러 필름은 또한 가장 기본적인 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 세 가지 기본 색상 저항 재료로 구성됩니다.물론 디스플레이 패널의 투과율을 향상시키거나 디스플레이 패널의 색상을 보다 선명하게 만들기 위해 일부 제조업체는 컬러 필름에 흰색 또는 노란색 색상 저항 재료, 즉 RGBW 또는 RGBY를 추가하지만 이들은 주류가 아니며 여기에서 자세히 논의하지 않습니다. 

Trichromatic light color mixing의 개략도색상에 관해서는 "색상 깊이"에 대해 이야기하는 것을 피할 수 없습니다.그렇다면 색 농도는 무엇입니까?Color Depth는 색상의 깊이입니다. 

 

특정 해상도에서 각 픽셀의 색상 정보를 설명하는 데 사용할 수 있는 데이터 비트의 수를 나타냅니다.색 농도가 높을수록 디스플레이 패널이 표현할 수 있는 색이 많고, 색이 더 풍부하고, 색 전환이 더 부드러우며, 시각 효과가 좋아집니다.우리의 일반적인 색 농도는 6비트, 8비트 및 10비트이고 고급형 디스플레이 패널에는 12비트가 있습니다. 비트가 다르다는 것은 각 기본 색 RGB가 다른 수의 색 순서를 표시할 수 있음을 의미합니다.

 

예를 들어, 6 비트 디스플레이 패널에서 각 기본 색상 RGB는 2에서 6 전원, 즉 64 레벨을 표시 할 수 있으므로 RGB 3 가지 색상의 중첩은 64 * 64 * 64 = 262,144 색상을 형성 할 수 있습니다.8 비트 디스플레이 패널, 각 기본 색상 RGB는 2에서 8 전원, 즉 256 레벨을 표시 할 수 있으며 RGB 3 가지 색상을 중첩하여 256 * 256 * 256 = 16,777,216 색상을 형성 할 수 있습니다.10 비트 디스플레이 패널, 각 기본 색상 RGB는 2에서 10 전원, 즉 1024 단계를 표시 할 수 있으며 RGB 3 가지 색상을 중첩하여 1024 * 1024 * 1024 = 1,073,741,828 색상을 형성 할 수 있습니다.말이 나왔으니 말인데, TFT-LCD 액정 디스플레이 패널의 풀 컬러 필름에 대해 비교적 명확하게 이해할 수 있어야 합니다.

다른 비트의 색상 비교 그림

 

02 CF 컬러필름 기판 구축

CF 컬러 필름 기판에는 주로 유리 기판, 블랙 매트릭스(BM), 적색/녹색/청색(RGB), 삼색 저항, 평면층(OC), 투명 ITO 필름층 및 원주형 격막(PS)이 포함됩니다.여기서 원주형 격막 PS는 지지대의 높이에 따라 나뉘며 Main-PS와 Sub-PS로 나눌 수 있습니다.

CF 컬러 필름 기판 구조의 개략도(TN 디스플레이 모드)자, 이제 아래에서 위로 순서대로 분류해 보겠습니다.

 

1. 유리 기판컬러 필름 기판의 바닥에 있으며 주로 베어링 역할을 합니다. 유리 기판의 선택 요구 사항은 TFT-LCD 어레이 기판에 사용되는 유리를 참조할 수 있습니다.

 

2. 블랙 매트릭스 (BM)유리 기판 위에는 R, G 및 B 하위 픽셀 사이의 색상 경계 역할을 하는 블랙 매트릭스(BM)가 있어 산란광을 차단하고, RGB 하위 픽셀 간의 색상 혼합을 방지하고, 주변광이 TFT 채널을 조사하여 누설 전류를 생성하는 것을 방지할 수 있습니다.

 

3. RGB 색상 저항주로 자연광 스펙트럼의 일부를 흡수하고 일치하는 단색 스펙트럼만 통과하여 색상 혼합에서 기본 색상을 형성합니다.일반적으로 RGB 색 저항의 높이는 동일하지만 고객의 TFT-LCD 디스플레이 모듈의 색 좌표 사양을 충족하기 위해 RGB 색 저항의 두께가 다를 수 있습니다.

CF 컬러 필름의 RGB 색 저항 두께 차이에 대한 그림

4. 편평한 층 (OC)

액정 분자의 배열에 미치는 영향을 줄이기 위해서는 RGB 색상 저항기에 투명 수지(OC) 층을 코팅하여 전체 평탄화를 달성하고 RGB 색상 저항을 보호해야 합니다.

 

플랫 레이어 OC에 관해서는, TFT-LCD 액정 디스플레이 패널에서, 시야각 표시 모드가 있는 모든 제품이 플랫 레이어 OC를 필요로 하는 것은 아니라는 점에 주목해야 할 또 다른 포인트가 있습니다.

 

TN 및 VA 디스플레이 모드의 경우, RGB 색상 저항 레이어가 ITO 표면 전극 커버리지에 의해 보호되기 때문에 플랫 레이어 OC를 생략할 수 있으며, RGB 색상 저항과 블랙 매트릭스 BM 레이어 간의 세그먼트 차이는 액정 배열에 거의 영향을 미치지 않지만 디스플레이 효과에는 거의 영향을 미치지 않습니다.

 

그러나 IPS 및 FFS 디스플레이 모드의 경우 RGB 색상 저항 및 블랙 매트릭스 BM 레이어에 ITO 표면 전극 커버리지 보호가 없고 상자 두께가 매우 높기 때문에 플랫 레이어 OC를 사용해야 하기 때문에 동일하지 않습니다.

 

5. 원주 격막(PS)

평판층 OC를 만든 후에는 TFT 및 CF 유리를 지지하여 LCD 박스, 즉 셀을 형성하는 데 사용되는 플랫층 OC에 정기적으로 기둥형 지지대를 만들어야 하며, 이는 TFT-LCD 액정 디스플레이 패널이 압축될 때 고르지 않은 상자 두께(Cell Gap)를 방지하여 디스플레이 효과에 영향을 미칩니다.

 

6. 투명한 ITO 필름다른 디스플레이 모드에서 ITO 코팅의 위치도 다르며 ITO 코팅의 기능은 TFT-LCD 어레이 어레이 기판과 관련된 기능과 동일합니다.TN 및 VA 모드의 TFT-LCD 디스플레이 패널에서 ITO 필름층은 컬러 필름 기판 내부, 즉 평판(OC) 상단에 위치하며 주로 공통 전극(COM-ITO)으로 작용합니다.FFS 및 IPS 모드의 TFT-LCD 디스플레이 패널에서 ITO 층은 컬러 필름 기판 외부에 위치하고 외부 ITO 층은 전도성 실버 페이트를 통해 TFT 어레이 기판의 AG Pad와 연결되어 외부 간섭을 차폐하고 정전기를 방전하는 역할을 합니다.구체적으로 이 기사에서 자세히 소개했습니다: [Technical Dry Goods] 액정 디스플레이 패널 TFT-LCD에 전도성 은 페이스트로 코팅해야 하는 이유는 무엇입니까?

물론 필름층의 적층과 시야각 표시 모드가 다른 TFT-LCD 디스플레이 패널의 제조 공정에는 일정한 차이가 있을 것이며, 이에 대해서는 3부에서 소개할 것입니다.

 

03 CF 컬러필름 기판 제조공정컬러 필름 기판의 구조는 전면에 자세히 설명되어 있는데, 완전한 컬러 필름 기판은 어떻게 제조됩니까? 제조 공정은 무엇입니까? 이 장에서는 자세히 설명합니다.컬러 필름 기판의 제조 공정에는 두 가지 주요 공정이 있습니다.(1) 물리적 스퍼터링 증착 전도성 필름 공정(PVD): 주로 ITO 투명 전극 필름층의 코팅에 사용됩니다.(2) 리소그래피 공정: 다중 코팅, 노광, 현상 및 기타 공정을 통해 블랙 매트릭스(BM), RGB 색상 저항, 원주형 격막(PS) 등이 유리 기판에 형성됩니다.여기서 주목해야 할 점은 평판 OC는 코팅만 포함하며 노출 및 현상이 필요하지 않다는 것입니다.대표적인 IPS와 TN 디스플레이 모드를 가진 컬러 필름 기판의 제조 공정을 예로 들어 자세히 설명하겠습니다.

IPS 디스플레이 모드에서 컬러 필름 기판의 제조 공정:

(1) 먼저 큰 유리 기판을 청소합니다.

(2) 유리 기판의 뒷면에는 PVD 스퍼터링 코팅에 의해 투명한 ITO 전도성 표면 전극 층이 증착됩니다.

(3) 블랙 매트릭스 BM 소재를 유리 기판에 코팅한 다음 노광 및 현상 공정 후 기판에 블랙 매트릭스 패턴을 형성합니다.

(4) RGB 색상 저항의 색상 저항 재료를 코팅한 다음 노출 및 현상 과정을 통해 유리 기판에 색상 저항 패턴 층을 형성합니다. 그런 다음 다른 색상 저항이 코팅되고 동일한 프로세스 단계가 끝나면 RGB 색상 저항의 패턴이 최종적으로 완성됩니다.

(5) RGB 색 저항 층에 OC 층을 적용하고 경화 후 평탄화 효과를 실현합니다.

(6) 평면층(OC)에 원주형 격막 PS 포토레지스트 층을 코팅한 다음 노광 및 현상 공정을 통해 컬러 필름 유리 기판에 PS 지지체를 형성합니다.

컬러 필름 기판 제조 공정 흐름도(IPS 모드)
TN 디스플레이 모드에서 컬러 필름 기판의 제조 공정:

(1) 먼저 큰 유리 기판을 청소합니다.

(2) 블랙 매트릭스 BM 소재를 유리 기판에 코팅한 다음 노광 및 현상 공정 후 기판에 블랙 매트릭스 패턴을 형성합니다.

(3) RGB 색상 저항의 색상 저항 재료를 코팅한 다음 노출 및 현상 공정을 통해 유리 기판에 색상 저항 패턴 층을 형성합니다. 그런 다음 다른 색상 저항이 코팅되고 동일한 프로세스 단계가 끝나면 RGB 색상 저항의 패턴이 최종적으로 완성됩니다.

(4) PVD 스퍼터링 코팅에 의해 RGB 색상 저항층 위에 투명 ITO 전도성 표면 전극 층이 증착됩니다.

(5) ITO 전도성 표면 전극에 원주형 격막 PS 포토레지스트 층을 코팅한 다음 노광 및 현상 공정 후 컬러 필름 유리 기판에 PS 지지 기둥을 형성합니다.

컬러 필름 기판 제조 공정 흐름도(TN 모드)

다른 디스플레이 모드는 자세히 설명하지 않으며 TFT-LCD 액정 디스플레이 패널 공통 4 가지 디스플레이 모드 (TN, IPS, VA, FFS), 컬러 필름 기판의 제조 공정은 다음과 같습니다.

다양한 디스플레이 모드를 가진 컬러 필름 기판의 제조 공정

04 CF 컬러 필름 기판에 사용되는 소재의 특성과 기능

컬러 필름 기판의 구성 및 제조 공정에 대한 위의 이해를 통해 우리는 일반적으로 컬러 필름 기판에 많은 재료가 사용된다는 것을 이해했습니다. 유리 기판, 블랙 매트릭스 BM, RGB 색상 저항, 평면 레이어 OC, 원주 격막 PS, 투명 ITO 등

TFT-LCD 어레이 기판 기술 소개에 관한 기사에서는 유리 기판 및 투명 ITO의 재료 특성과 기능을 자세히 소개했으며 여기에서는 블랙 매트릭스 BM, RGB 색상 저항, 플랫 레이어 OC 및 원주형 격막 PS의 네 가지 재료에 중점을 둡니다.

 

1. 블랙 매트릭스 BM

한편으로 블랙 매트릭스 BM의 기능은 빛을 차단하고 RGB 인접 색상 저항의 색상 혼합을 피하며 하위 픽셀 사이의 빛 누출을 효과적으로 차단하여 디스플레이 패널의 대비를 향상시키는 것입니다.

한편, 블랙 매트릭스 BM은 감광성 특성을 가진 TFT 소자의 반도체층에 외부 빛이 비추는 것을 방지할 수 있어 누설 전류가 증가하여 TFT가 꺼지지 않고 TFT-LCD 액정 디스플레이 패널의 성능에 영향을 미칩니다.

일반적인 BM 재료 중 기본 재료는 Cr 또는 Ti 금속 원소를 포함하거나 흑색 안료(주로 카본 블랙)가 혼합된 아크릴 수지일 수 있습니다.

Cr 또는 Ti 금속 원소를 포함하는 BM 재료의 OD 값은 5.0 이상으로 높을 수 있는 반면, 카본 블랙 아크릴 수지 안료를 사용하는 BM 재료의 OD 값은 상대적으로 낮고 현재 수준은 3.5 이상의 OD 값에 도달할 수 있습니다.

OD 값이 높을수록 음영 성능이 좋아집니다. BM 재료에서 카본 블랙 함량을 높이거나 필름 두께를 늘리면 OD 값이 증가할 수 있습니다. 그러나 카본 블랙 함량이 증가하면 BM의 절연성이 저하되고 필름 두께가 증가하면 수지가 완전히 경화되기 어렵습니다. 업계에서는 일반적으로 요구 사항을 충족하기 위해 BM의 OD 값이 4.0 이상이어야 합니다.

 

2. RGB 색상 저항RGB 색상 저항은 일반적으로 R, G 및 B의 세 가지 기본 색상으로 구성된 컬러 필름 기판의 핵심 재료로 TFT LCD 액정 디스플레이 패널에 색상과 투과율을 제공합니다. RGB 색상 저항 재료를 선택할 때 다음 요구 사항을 충족해야 합니다.(1) 높은 색상 순도와 높은 투과율. 색상 저항의 순도가 높을수록 색상 채도가 커지고 색상 재현이 강해집니다.RGB 색상 저항의 투과율이 높을수록 다른 재료 구성과 동일한 조건에서 LCD 모듈의 밝기가 높아지고 제품의 전력 소비 및 비용이 더 유리합니다.
그러나 TFT-LCD 색 채도와 투과율은 음의 상관 관계가 있으며, 즉, 색 채도가 높을수록 투과율이 낮습니다. 따라서 균형을 찾기 위해 패널의 초기 설계를 종합적으로 고려할 필요가 있습니다.(2) 안정성과 신뢰성이 우수합니다. 컬러 필름 기판 제조 또는 셀 매칭과 같은 후공정에서 RGB 색상 저항 재료는 특정 온도 범위 내에서 다양한 화학 시약 및 가스와 접촉하는 조건에서 색상 변화, 퇴색, 변형 및 화학 반응이 없어야 합니다.(3) 높은 내광성 및 약물 저항성. 컬러 필름 기판 제조 및 셀 매칭과 같은 후반 작업 공정에서는 광 및 에칭 화학 물질이 존재합니다. 따라서 RGB 색상 저항 재료는 빛 및 화학 액체로 인한 결함을 방지해야 합니다.
3. 편평한 층 OC

플랫 레이어 OC의 주요 기능은 RGB 색상 저항 층을 보호하는 동시에 CF 필름의 표면을 평평하게 하는 것이며 주요 구성 요소는 아크릴 수지입니다. 컬러 필름의 중요한 재료 중 하나인 평판 레이어 OC는 선택할 때 다음 요구 사항을 충족해야 합니다.

(1) 유동성이 좋다. OC의 기능 중 하나는 CF 필름의 표면을 평평하게 만드는 것입니다. 따라서 고르지 않은 표면에 빠르게 도포할 수 있고 일정한 유동성을 가질 수 있어야 합니다.

(2) 좋은 촘촘함. OC가 RGB 색상 저항 표면에 코팅된 후 유기 RGB 색상 저항 층에 단단히 접착되어야 합니다. 동시에 경화된 OC 층은 RGB 색상 저항 층에서 금속 이온의 침투를 완전히 격리할 수 있는 우수한 조밀성을 가져야 합니다.

(3) 높은 투과율. OC는 투과율이 높아야 TFT-LCD 액정 디스플레이 패널의 투과율을 높일 수 있어 디스플레이 모듈의 밝기를 향상시킬 수 있습니다.

4. 원주형 중격 PS원통형 격막 PS는 주로 CF 기판과 TFT 기판을 지지하여 셀 갭의 일관성을 유지하여 TFT-LCD 액정 디스플레이 패널의 투과율, 대비 및 주관적 디스플레이 효과를 보장하는 데 사용됩니다.초기에 액정 박스의 두께를 유지하기 위해 사용된 격막은 입상 수지 또는 유리 섬유로 만든 구형 스페이서(BS)를 정전기 분무 공정으로 분무하는 것이었습니다. 그러나 이 구형 중격에는 몇 가지 명백한 단점이 있으므로 점차 단계적으로 폐지되고 있습니다. 구형 중격의 주요 단점은 다음과 같습니다.

(1) 고정성이 좋지 않고 액정의 영향을 받기 쉽고 위치를 이동합니다.

(2) 불균일하게 분무할 때 응집이 발생하여 액정 상자의 두께가 고르지 않게 되고 디스플레이 효과에 영향을 미칩니다.

(3) 분사 위치가 무작위로 패널의 투과율에 영향을 미칩니다.

구형 격막과 원주형 격막의 그림

TFT-LCD 액정 디스플레이 표면의 중요한 재료인 원주형 격막 PS는 선택할 때 다음 요구 사항을 충족해야 합니다.

(1) 굴절률은 액정의 굴절률에 가깝습니다. PS는 디스플레이 영역에 분포되어 있기 때문에 굴절률과 액정의 굴절률에 차이가 있으면 TFT-LCD 액정 디스플레이 패널의 광학 특성에 영향을 미칩니다.
(2) 팽창 계수는 액정의 팽창 계수에 가깝습니다. 온도 변화 과정에서 PS가 LCD와 함께 수축할 수 없으면 밀봉 접착제에 영향을 미쳐 밀봉 접착제가 부분적으로 파손됩니다.또한, 주변 온도가 상승하면 액정 부피가 팽창합니다. 주변 온도가 낮아지면 액정의 부피가 줄어들게 됩니다. 따라서 PS는 온도 변화로 인한 LCD 박스의 두께 변화에 적응할 수 있는 우수한 복원력을 가져야 합니다.