無光罩製作彩色濾光片之全噴印製程技術發展：材料世界網

目前製作大型彩色濾光片使用噴印法，已成當今世界上最為可行的技術之一，但現前在噴印法中所使用的基板，其擋牆仍需仰賴傳統黃光製程製作，尤其在製作大型基板時，擋牆材料的塗佈會有不均勻及浪費的問題。有鑑於此，工研院顯示中心發展出以無光罩全噴印製程將擋牆及彩色光阻製作於基板上，進而製作出高色彩飽和度之彩色濾光片，RGB彩色光阻色彩飽和度在CIE1931色度座標分別為(0.7, 0.3)、 (0.33, 0.6) 及 (0.14, 0.09)，並在3μm厚度下色域可達到68.7% NTSC。此新穎的技術未來更可應用於軟性彩色濾光片製作，並有效的降低其生產成本。

數位噴印技術
液晶顯示器之彩色濾光片，傳統製程中係將紅綠藍3原色彩色光阻經過3道黃光製程，依序將3種顏色定義在畫素內，而形成彩色濾光片；由於3種顏色彩色光阻的製作係採用旋轉塗佈，因此9成以上的彩色光阻均被旋掉，非常不經濟；曝光顯影中使用大量的溶劑，造成的環境污染也相當可觀；專利US6162510 中Canon所揭露的數位噴印技術，係將彩色濾光片之3原色顏料噴印到黃光製程定義好的3組孔穴之中，形成一個畫素，其流程可以參考圖一；數位噴印技術主要是將微小液滴，依照預定圖案塗佈在載體上，由於可以數位輸出，因此可以突破基板的尺寸限制，然而該彩色濾光片雖已能用噴墨方式解決材料損失與及大面積製作之問題，但基板上的儲墨擋牆仍為黃光製程，因此仍然面臨擋牆光阻材料於黃光製程之浪費與及大面積製作之限制；另外一般儲墨擋牆的寬度要求均在30μm 以內，特別是液晶顯示器之彩色濾光片元件，因此在開口率的提昇要求之下擋牆寬度要求越細越好。然而若要同時以噴印技術製作擋牆以達到全噴印式彩色濾光片，受限於現今噴墨技術噴印液滴大小的限制，仍無法得到小於30μm之微細擋牆噴印圖案，舉例來說，圖二為以30pl液滴量大小之Spectra SE-128 壓電式噴頭噴印光阻在顯微鏡下得到之照片，其光阻線寬為200μm，遠超過最低需求30μm。

圖一、Canon發表的彩色濾光片數位噴印技術製程步驟

圖二、Spectra SE-128噴墨頭(液滴尺寸：30pl)噴印光阻之顯微鏡照片

高品質噴印微液滴技術之彩色濾光片
工研院顯示中心開發使用了全噴印技術製作出高飽和度的彩色濾光片，過程中無需採用任何的黃光製程，成功完成擋牆及三色彩色薄膜的製作。在經由超音波所清潔乾淨的玻璃基板上，使用氧電漿（oxygen plasma）作表面處理使具親水特性，然後使用工研院所自行開發的3G噴印平台系統，將PMMA的溶液噴印於基板上，經咖啡環現象而完成擋牆結構之形成。

全噴印技術製作彩色濾光片製程如圖三所示。圖三(a)中，將PMMA以重量百分比0.8wt％溶解於anisole之溶液填入噴頭組，於玻璃基板上以點距60μm的噴印密度噴印出長條直線之圖案；當噴印液滴乾燥形成咖啡環微結構後如圖三(b)，在140 ℃烘烤30min烘烤後我們進一步使用氧和四氟化碳電漿處理，將咖啡環微結構中間較薄的部分蝕刻乾淨，留下來的是寬度為15μm的PMMA 擋牆且同時具有彩色光阻墨水的斥液性。接下來於圖三(c)中我們使用國內新力美公司所開發的RGB彩色光阻噴印於溝槽內。圖三(d)以230 ℃烘烤30min驅趕殘留溶劑並使光阻發生鏈結反應，乾燥後形成彩色薄膜。根據上述結構製程，我們亦可製造出各種微小承載結構之矩陣型圖案，如圖四之圓形、長條環形、長條形承載結構矩陣。

圖三、全噴印技術製作彩色濾光片製程

圖四、圓形、長條環形、長條形承載結構矩陣

我們也使用了光譜分析儀（Photal MCPD-3000 Spectro Multichannel Photodetector）來量測RGB彩色光阻不同膜厚所對應的色彩飽和度。RGB彩色光阻色彩飽和度在CIE1931色度座標分別為(0.7, 0.3)、 (0.33, 0.6) 及 (0.14, 0.09)，進一步將其繪製成CIE1931色度座標，當RGB彩色光阻膜厚1.5μm時色域可達到39.5％ NTSC(National Television System Committee )，膜厚3μm時色域可達到68.7％ NTSC如圖五所示，此色彩飽和度表現已接近液晶電視應用的70％NTSC。

圖五、IJP彩色濾光片膜厚1.5μm與3μm之色域圖(CIE1931)