彩色滤光片产业最新发展趋势
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2005-04-18 00:00
前言:
彩色滤光片为液晶显示器彩色化的必要组件,深深影响整个LCD面板的显示品质,与液晶显示器的市场及技术发展趋势呈现共同体的关系;少了Color Filter的并肩同行,五光十色的高画质将成空谈!由于未来所面对CF的需求,将是高色纯度、高光线穿透度、广视角与高速反应等,Color Filter厂商必需采用更敏感photo resists(光阻),发展LC Vertical Alignment(VA)(液晶配向制程)与column spacer(柱状间隔物)制程。此外,Color Filter厂商同时间也面对严苛的价格下滑压力,因此成本持续下降是必须且持续的。目前Color Filter厂商多透过提升生产效率,降低材料成本,良率提升,以及提高产能利用率等。如STI在韩国两条五代Color Filter生产线,技术发展方向如上所述,其建立column spacer与VA生产制程等。
Color Filter制程发展
在column spacer方面,有许多种不同的制程,不过却是存在相当多类似的地方;column spacer必须建立在black matrix(黑色遮光层)上,类似圆锥体或圆柱体。spacer一般高度低于5μm,STI已发表其制程,而且各spacer间差距必须低于0.05μm(参考图1与表1)。
在5代生产线及其它更大尺寸,Black matrix定位技术更显重要,在配置black matrix相关事宜时,与原预定位置差距必须小于1.5μm,因此必须采用更精密校正装置与更精细印刷技术。此外,“On-time Monitoring”也同样重要,在第一时间发现particles(异物)并移除清洁,将可避免生产线良率降低。
对次世代Color Filter而言,厂商面临更严苛挑战,一方面在产品特性要求更多,如LCD TV所用Color Filter,另一方面又必须持续下降生产成本。由于5代生产线或次世代生产线,面板材料成本已超越50%,TFT LCD厂商将会更加积极要求相关零组件厂商提供更有竞争力的价格。但对Color Filter厂商而言,由于TFT LCD基板尺寸不断扩大,一方面面临材料成本增加,另一方面面临TFT LCD厂商要求降价压力,而且尚未考虑到因基板尺寸增加,所带来制程难度更高,所导致良率降低。
因此产能利用率提升与生产良率同等重要。一般而言,产能利用率约85%,而来自更换设备所造成时间的浪费约8%,来自维修工作约4%,来自其它原因所导致约3%。在利用率提升方面,STI已建立一套严密的预防维修系统,以降低机台工作的替换,如面板设计与光罩的改变,以及TACT监控。
以目前的技术而言,Color Filter采用Photo制程在量产表现佳,但是相对Ink jet或Print制程,生产成本过高为最大的缺点。STI针对上述3种Color Filter制程进行比较,参考下表2。根据STI研究,Photo制程技术不论在制造BM、RGB彩色光阻或视角广度、彩度与大小尺寸面板表现皆最佳。不过,采用Print制程,BM与RGB制作则是相对佳,小尺寸面板则视情况而定;但支持视角、色彩饱和度与大尺寸面板应用方面则尚未成熟。Ink jet则在制作BM与支持VA不佳,色彩则尚佳,小尺寸面板也视情况而定,支持大尺寸面板技术仍在发展中。
虽然Photo制程产品表现最佳,但是目前并未有一种制程,可以同时符合具备成本竞争力与最佳产品表现,因此STI提供几种结合不同制程的解决方案(请参考表3)。STI假设在生产Color Filter生产线方面,各阶段采用不同制程,以取得生产成本最佳状况,Case I为单纯以Photo制程,但是如前所述,生产成本相对高,产品价格竞争力相对低。不过,由于Photo在VA与CS支持相对佳,因此STI认为仍应采用Photo方式,但因为成本考量,因此Case II与Case III为复合生产方式。Case II在BM、RGB采用Print制程,不过,由于Print制程在BM与RGB表现尚佳,但不是最好的解决方案。因此Case III,则是应用Photo制程生产BM与Ink jet制程生产RGB。
Color Filter机台设备发展
在机台设备部分,NTN/Takano与Vtechnology共同开发Color Filter Test & Repair机台,NTN负责系统设计与组装,Takano则是开发检测部分,销售部分将由NTN负责。此机台可承受玻璃基板至1,870x2,200mm2,其规格如表4。
VTechnology另发表Multi-Function Color Filter Repair System,其规格如表5,与NTN/Takano Color Filter Multi System观念相近,不过其特别的一点是应用“micro-dispenser”技术来进行修补。
在Black Matrix曝光机台部分,NSK与Hitachi Hight Technologies双双发展Black matrix曝光机台,其规格如表6所示。基本上,Black Matrix大致制程有几道手续,首先必须经过UV(紫外线)清洁,送至Cleaner(清洗机)清洗,而后至Coater(涂布机)供给光阻,再经过Exposure(曝光机)将曝光部分变成可溶性,之后经过Titler(序号机)做连续式数字曝光印刷,进入Developer(显影机)、Post Bake(硬烤)、Etching(蚀刻),最后再Stripper(去光阻)。
不过,此次所发表之曝光机台体积本身庞大,包括许多装置,如图3。而且皆无法配合Color Filter一般所采用30-second line TACT。因此当每月产能基板超过60K时,则必须一条生产线购置12部机台。所以,NSK与Hitachi Hight Technologies皆将Black Matrix曝光机台目标市场定位于欲更新设备之Color Filter厂商。