日韓廠商于新式彩色濾光片制程-噴墨印刷法
一、 降低彩色濾光片成本
TFT-LCD面板有五大關(guān)鍵零組件:彩色濾光片、偏光片、背光模塊、驅(qū)動IC以及玻璃基板。其中彩色濾光片(Color Filter;CF)是TFT-LCD面板彩色化的最重要組件。TFT-LCD面板靠驅(qū)動電壓改變液晶排列產(chǎn)生畫面,而千變?nèi)f化的顏色表現(xiàn)則得借重由紅、綠、藍(RGB)三原色像素所構(gòu)成的彩色濾光片。
為了順應(yīng)產(chǎn)業(yè)低價化競爭,各種新式CF制程技術(shù)百花齊放,其中則以噴墨印刷法(Ink Jet Printing)最接近量產(chǎn)可能性。
二、面板產(chǎn)業(yè)競爭國家之噴墨印刷法現(xiàn)況
噴墨印刷方式若能順利取代現(xiàn)有非旋轉(zhuǎn)式涂布方法,將可大幅降低曝光、顯影、涂布等制程設(shè)備投資、減少光阻材料成本并簡化制程,且因此種制程可在常溫下制作,未來可能應(yīng)用到各種基板,例如塑料基板。
(1)日本
日本為全球彩色濾光片產(chǎn)業(yè)的技術(shù)領(lǐng)導者,尤其彩色濾光片專業(yè)廠商市場龍頭─凸版印刷(Toppan Printing;TPN)和大日本印刷(Dai Nippon Printing;DNP)兩者更是積極發(fā)展新式彩色濾光片制程技術(shù)。隨著TFT-LCD面板跌價趨勢不斷,面板零組件降價壓力趨大,各面板廠逐漸導入彩色濾光片內(nèi)制。專業(yè)彩色濾光片廠若要生存,就必須在生產(chǎn)規(guī)模及技術(shù)水準上再做改善,而內(nèi)制彩色濾光片廠商亦不會坐以待斃。
1.夏普(Sharp) :
日商夏普在液晶面板產(chǎn)業(yè)動見觀瞻,屢屢開創(chuàng)新世代玻璃基板制程,其龜山第2工廠預定于2006年第3季開始生產(chǎn)第八代面板(玻璃母板尺寸為2160×2460mm),預定以噴墨印刷法制作彩色濾光片,技術(shù)來自2002年成立的Future Vision研發(fā)聯(lián)盟的成果。其制程機臺來自日商精工愛普生,精工愛普生和夏普皆為Future Vision研發(fā)聯(lián)盟一員。
2.專業(yè)彩色濾光片廠商TPN和DNP:
TPN和DNP皆于1980年代即已投入TFT-LCD面板用彩色濾光片的生產(chǎn),具有悠久歷史,在全球外購CF市場亦占有壟斷地位。兩方皆選擇在各自的六代CF生產(chǎn)線投資噴墨印刷法制程:TPN將在三重第一工廠引進支持六代液晶面板(玻璃母板尺寸為1500×1800mm)的噴墨印刷制程生產(chǎn)設(shè)備,預定在今年第3季投產(chǎn),而DNP亦在其六代CF生產(chǎn)線引入噴墨印刷制程設(shè)備,預定于今年第4季投產(chǎn)。
但兩方對于八代CF生產(chǎn)線卻有不同看法:TPN預定2006年第3季投產(chǎn)的三重第2工廠(八代CF生產(chǎn)線)選擇采用現(xiàn)行Lithography制程,而DNP預定2007年第2季投產(chǎn)的八代CF生產(chǎn)線則預計采用噴墨印刷法制程。據(jù)專家分析推論,其目的有三:
●目的(1):兩者新增之六代CF生產(chǎn)線產(chǎn)能將可供應(yīng)給今年第2季量產(chǎn)的IPS-alpha六代面板廠,亦可同時供應(yīng)給Sharp之六代面板廠藉以降低成本。
●目的(2):藉由測試六代CF的噴墨印刷法制程的成熟度之后,接著才會應(yīng)用到八代CF生產(chǎn)線。也可看出DNP對于噴墨印刷法具有較大野心。
●目的(3):若是噴墨印刷法良率不高,Sharp的八代面板生產(chǎn)線依然可從TPN的Lithography制程生產(chǎn)線獲得穩(wěn)定CF供應(yīng);若是噴墨印刷制程的CF成功投產(chǎn),Sharp的八代面板將可進一步降低成本,在全球液晶電視面板市場具有壓制性成本優(yōu)勢。
但需注意的是,今年八月底,DNP宣布收購Sharp原本在龜山第二工廠內(nèi)采用噴墨印刷法制程之八代CF生產(chǎn)線,新公司名稱為:DNP Color Techno Kameyama Co. Ltd,定于今年九月一日起營運。此事件是否代表Sharp的噴墨印刷法制程不若預期才因而轉(zhuǎn)賣給DNP進行后續(xù)改善,值得觀察。
(2)韓國
韓國是繼日本之后的液晶面板產(chǎn)業(yè)大國,其追趕日本的腳步從不暫歇過。尤其三星更與日商Sony于2006第1季攜手建立七代面板生產(chǎn)線,以現(xiàn)在時點看來,可謂是洞燭機先。自1984年起,三星電子即從事TFT-LCD研發(fā),自1987年李健熙接任會長對三星近年發(fā)展影響深遠,他帶領(lǐng)三星電子度過1997年亞洲金融危機,度過危機之后的三星電子在TFT-LCD事業(yè)更為專注,加上旺盛之企圖心,造就今日三星電子之地位。
在噴墨印刷法制造彩色濾光片的應(yīng)用上,韓國產(chǎn)業(yè)資源部促進零件材料開發(fā)事業(yè),選定三星電子為首的SFA Consortium開發(fā)噴墨印刷法技術(shù),以三個方向進行開發(fā):(1)「噴墨頭」由Samsung Advanced Institute of Industry 負責;(2)「相關(guān)材料」由三星集團之第一毛織(Cheil Industries)負責;(3)系統(tǒng)整合部分則由三星電子(Samsung Electronics)負責。
三星預計先于八代CF生產(chǎn)線采用噴墨印刷法制程配合八代面板生產(chǎn),其宣稱之成果令人印象深刻,例如CF制程數(shù)目從 21 道降至 5 道,CF材料使用量減少80%,而CF設(shè)備投資更減少 60%。
三、觀點
綜觀日韓于噴墨制程皆多所布局,但是噴墨印刷法邁向成熟之路亦有挑戰(zhàn)。噴墨印刷法較現(xiàn)行非旋轉(zhuǎn)式涂布技術(shù)雖然有較佳的生產(chǎn)效率及較低生產(chǎn)成本,但此技術(shù)發(fā)展至今仍舊有一些問題待克服,如墨滴尺寸(Ink Size)與印刷精確度(Printing Accuracy)是互相矛盾的兩難(Trade-off),而墨滴尺寸又和彩色濾光片的分辨率(Resolution)有極大的關(guān)系,因為線寬的限制導致噴墨印刷法尚無法應(yīng)用于超高分辨率的彩色濾光片制程。
除此之外,近年亦有一新興技術(shù)逐漸產(chǎn)生威脅,即是稱作「色序法(Color Sequential Method或稱Field Sequential Method)」的TFT-LCD面板制造技術(shù),其標榜完全不需使用彩色光阻,藉此降低成本及制程復雜度,改以RGB三色LED依時間軸混色方式取代傳統(tǒng)RGB三色彩色濾光片之空間軸混色方式,然而采用此新興技術(shù)的面板帶有色分離(Color Breakup)現(xiàn)象,對于電視動畫的播放尚未達到使用者要求。綜合以上所述,未來彩色濾光片產(chǎn)業(yè)發(fā)展狀況值得繼續(xù)密切注意。