JSR使用最先进的彩色光刻胶来提高画质及生产效率

照片：JSR显示器研究所所长梶田彻
在2011国际平板显示产业高峰论坛（FPD International CHINA 2011/Beijing Summit）第一天下午的技术演讲中，JSR显示器研究所所长梶田彻以“彩色滤光片制造用着色光刻胶材料”为题，介绍了液晶面板的开发动向、对于滤光片材料的要求、以及着色光刻胶材料最近的话题等内容。

梶田彻首先介绍了液晶面板制造中使用的彩色光刻胶的基础内容。彩色光刻胶是一种用于生产彩色滤光片RGB三原色的感光材料。为液晶面板显示的影像着色的彩色滤光片一般通过涂布彩色光刻胶，并使用曝光技术形成像素图案来制造。

光刻胶由多种成分构成。包括通过曝光形成硬化诱因的光引发剂、形成图案的光刻胶聚合物、着色颜料、使颜料分散的分散剂、用于形成图案的多官能团单体，以及用以实现整洁涂布的溶剂。

目前使用的光刻胶为负性材料，利用曝光部分会交联硬化，对碱性显像液不溶化的性质来绘制图案。但不采取任何手段的话，涂布的光刻胶只有上部会交联，因此JSR一直在各项成分及配比等方面下工夫。

其中，形成色彩的颜料的种类格外少。而且，颜料原本就不溶于有机溶剂。要想使颜料稳定分散于有机溶机中，需要使用分散剂。分散剂通常使用特制聚合物。而形成图案的聚合物则使用数种聚合物。一般多使用丙烯酸类聚合物。使用丙烯酸类聚合物的原因在于可轻松发挥碱溶解性。而且，通过改变官能基，还可赋予各种各样的功能。通过这些手段，便可控制光刻性能及永久性能。

通过改善光刻胶提高对比度及实现高亮度化

光刻胶在技术上大致有三项要求。第一是提高色彩特性，第二是提高生产效率，第三是提高耐久性。这三项要求必须同时以高水平实现。但实际上，要想满足各项要求的话，参数间此消彼涨的关系较多，材料开发难度很大。

近年来，JSR还尝试通过改善彩色滤光材料来提高液晶面板的对比度。改善点在于颜料的大小及形状。如果是小粒径颜料与大粒径颜料混合而成的彩色光刻胶的话，容易产生光的散射。结果会使对比度下降。要想提高对比度的话，就必须统一颜料的粒径。只要减小粒径，形状及粒径不均现象就会减轻，但过小的话颜料就会发生二次凝聚，仍会形成大粒径的颜料。这部分问题可通过纳米技术来解决。

另外，彩色滤光片还存在高亮度要求。表示高亮度的参数中有一项“Y值”。使用微细且粒径统一的颜料是加大Y值的方法之一。另外，对用于防止二次凝聚的分散剂实施优化也很有效。最近，JSR还在尝试采用新型颜料。比如，在绿色颜料方面将以往使用的G36换成G58，在黄色颜料方面将Y150换成Y138。另外，采用色彩变化小的聚合物也对加大Y值具有效果。

开发支持LCD光源及三维显示器的光刻胶

为了将来的液晶面板开发，彩色光刻胶还需满足多种需求。“随着液晶面板的进步不断改善彩色光刻胶是必不可少的”(梶田)。

比如，必须要支持光谱分布与以往CCFL光源不同的LED背照灯。LED的荧光体在渐年改善，因此要始终准备好与最新LED的特性相符合的彩色光刻胶。

另外，为了适应低耗电趋势，还要求提高对比度和亮度。在亮度的提高上，从三维显示器的普及层面来说也有很高要求。可以满足这些要求的手段之一就是使用染料。这里的染料是指可完全溶解于有机溶剂的材料。由于可完全溶解，因此可提高对比度和亮度。另外，作为制造高亮度面板的方法，JSR还在开发在TFT阵列上形成彩色滤光层的“Color Filter On Array(COA)”技术。由于该技术能够提高开口率，因此亮度可得到提高。

此外，为了提高面向高精细化的图形性能以及提高生产效率和吞吐量，要求扩大工艺极限等的要求也很强烈。（记者：伊藤元昭，日经BP社电子机械局编辑委员）