彩色濾光片原理

1、關于彩色濾光片原理第1頁，共60頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三彩色濾光片-基于加法混色的原理第2頁，共60頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三兩種間接混色法時間混色法-視覺暫留特性空間混色法 -人眼的分辨力有一定限度特性第3頁，共60頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三R G B 三原色頻譜第4頁，共60頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三顏色的度量CIE1931色度圖 第5頁，共60頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三色度三角形說明了什么?第6頁，共60頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三三角形的邊，是由其對應兩點

2、的基色組成的混色線：如紅與綠組成的邊，代表了紅與綠組成的各種彩色，所以，由三基色混合的各種彩色，都在這個三角形的邊上，其飽和度為100%；第7頁，共60頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三三角形的重心是由紅、綠、藍等量組成，為白色（電視語言：白光）；第8頁，共60頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三過三角形的頂點和對邊中點的連線必經過三角形重心，那么藍色和黃色、紅色和青色、綠色和紫色，也可以組 成白色，這兩種類型的色稱為互補色。第9頁，共60頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三彩色的三要素亮度、色調、色飽和度色調和色飽和度合稱：色度第10頁，共60頁，202

3、2年，5月20日，14點42分，星期三三要素說明:明度就是明亮的程度；色調是由波長決定的色別，如700nm光的色調是紅色，579nm光的色調是黃色，510nm光的色調是綠色等等；飽和度就是純度，沒有混入白色的窄帶單色，在視覺上就是高飽和度的顏色。光譜所有的光都是最純的顏色光，加入白色越多，混合后的顏色就越不純，看起來也就越不飽和。 第11頁，共60頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三彩色顯示機理 彩色濾光膜的R、G、B三基色按一定圖案排列，并與TFT基板上的TFT子象素一一對應（注意：一個象素由三個子象素組成）。 背光源發(fā)出的白光，經濾光膜后變成相應的R、G、B色光。通過TFT陣列

4、可以調節(jié)加在各個子象素上的電壓值，從而改變各色光的透射強度。不同強度的RGB色光混合在一起，就實現了彩色顯示。第12頁，共60頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三彩色濾光片結構示意圖第13頁，共60頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三 驅動電壓的改變調整液晶翻轉的角度,進而改變通過RGB子象素的光量,由加法混色的原理得到豐富的色彩表現.第14頁，共60頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三LCD示意圖第15頁，共60頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三當我們用放大鏡觀察LCD的某一點第16頁，共60頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三對

5、彩色濾光片的要求RGB三基色有高飽和度和高透明度,白平衡好.各顏色光譜尖銳,濾掉不需要的波長的光.高對比度.對于高色純度和高清晰度的畫面而言,必須要有高對比度.高對比度必定要求CF具有低反射率,因此對黑底提出了嚴格的要求.第17頁，共60頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三對彩色濾光片的要求平整度好,起伏要求小于0.1m,空間精度好,對于200-300m的彩色像素(含RGB),精度10m,必須與TFT完全匹配.高熱學穩(wěn)定性,光學穩(wěn)定性,化學穩(wěn)定性.第18頁，共60頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三彩色濾光片制程(主要部分)黑色矩陣(Black Matrix)BM彩色層

6、(Color Layer)RGB導電膜濺鍍(ITO Sputtering Process) ITO間隙粒子PS切割裂片(Cutting Process)第19頁，共60頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三彩色濾光片的制造程序BM制程RGB制程ITO制程PS制程最終檢查最終清洗包裝玻璃基板自檢自檢第20頁，共60頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三BM (Black Matrix)功能：1）提高對比度，防止串色；2）防止光電流產生，保護TFT電極。材料：鉻、鎳、黑色樹脂，以成本和環(huán)保的角度考慮，目前已廣泛采用黑色樹脂。第21頁，共60頁，2022年，5月20日，14點42

7、分，星期三BM制程：第22頁，共60頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三說明Resin BM的優(yōu)點 減少Cr鍍膜成本 降低反射率 減少對環(huán)境的破壞 Resin BM的制程原理 Resin BM制程與一般負型光阻相同,分為塗佈,曝光,顯影,后烤等步驟.制程主要規(guī)格特性為BM線寬,線精度,位置精度,膜厚,Total pitch與光學濃度（OD）值等等.第23頁，共60頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三Color (RGB) Layer: 光微影制程為目前生產彩色濾光片之主流，其制造方法以著色材料分散在感光性樹脂中， 此感光樹脂為負型(Negative)， 在紫外線照射下經

8、過光反應(即交鏈反應)而硬化， 做反復的塗佈、曝光、顯影、硬烤可形成R、G、B三色的彩色濾光片，最后再真空濺鍍ITO導電膜于彩色層上面。 彩色層制程包含塗佈、曝光、顯影及硬烤等步驟， 第24頁，共60頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三塗佈制程質量要求 膜厚均一性須達5%以內 Particle（粒子）及mura（膜厚變化,不均勻性）產生率小 材料使用率高 光阻穩(wěn)定性高 第25頁，共60頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三曝光、顯影 一般樹脂配方為感光型， 顏料光阻為負形光阻劑，在曝光時曝光區(qū)進行自由基聚合反應形成交鏈結構而硬化顯影時不易溶于現影液中，非曝光區(qū)則易溶于堿性

9、溶液，經水洗、干燥后即可得所需圖案(pattern)第26頁，共60頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三硬烤 硬烤溫度約200250， 目的：去除顯影時造成swelling所殘留的水份及顯影液，增加附著力及平坦度。第27頁，共60頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三彩色層制程：第28頁，共60頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三光阻 第29頁，共60頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三RGB制程介紹 顏料分散法是將顏料作為著色材料，將顏料分散在膠合樹脂中形成著色樹脂，所以稱為顏料分散法。將染料進行分散則稱為染料分散法。廣義的顏料分散法包含印刷法與

10、電鍍法，不過一般最具代表性成膜方法是利用光學微影之著色感光材料法與蝕刻法兩種。另外預先將彩色光阻涂布在基材上，再將彩色膜轉印到基板上，之后再利用光學微影方式來形成電極圖案的轉印方式也是近來備受矚目的新制程。 第30頁，共60頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三 彩色濾光片製造方法的分類 色料著色方法成膜方法制造名稱染料染色光學微影單層法(染色法)多層法染料分散光學微影蝕刻法彩色感光材料法印刷其他噴墨(Ink Jet)法顏料顏料分散光學微影蝕刻法彩色感光材料法轉印法印刷凹版印刷法平版印刷法網版印刷法電鍍光學微影其他電子照相法激光燒成法第31頁，共60頁，2022年，5月20日，14點

11、42分，星期三CF顏料分散法制程圖示第32頁，共60頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三著色感光材料法 著色感光材料法是將顏料分散在微粒透明感光性樹脂中，形成著色感光材料，進行涂布曝光顯影，將R、G、B重復進行三次形成電極圖案的方法。原理是采用光學微影(lithography)方式，所以設備也以涂布設備、曝光設備、顯影設備為主。色相特性、顏料選擇、微細化程度與感光材料分散方法等都是由涂布膜厚所決定。與同為光學微影式染色法相比，染色制程中的防染處理制程較為簡化，但在曝光制程方面，由于著色感光材料的顏料會吸光，所以必須選用高感度的感光性樹脂及曝光源。第33頁，共60頁，2022年，5月

12、20日，14點42分，星期三蝕刻(Etching)法 蝕刻法是利用蝕刻形成著色樹脂層，著色樹脂是將顏料分散在聚合樹脂(Polyimide)中。先將著色樹脂涂布在玻璃基板上，烘干固化后涂布光阻，進行曝光、顯影。由于蝕刻法需增加光阻涂布與顯影剝離等制製程，制程數較著色感光材料法多。第34頁，共60頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三轉印法 轉印法是將顏料分散樹脂溶液涂布在薄膜上并進行干燥。利用此種涂布方法將涂在薄膜上的著色材料利用轉印設備轉印到玻璃基板后進行曝光、顯影來形成象素。反復進行轉印、曝光、顯影制程形成RGB彩色層與黑色矩陣。由與形成原理是採光學微影方式，設備基本上與著色感光材

13、料法相同。而且R、G、B各象素有遮蔽UV光功能，一般的黑色矩陣是利用背面曝光法來進行。 第35頁，共60頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三What is ITO ? ITO = Indium Tin Oxide 90 wt. % In2O3-10 wt.% SnO2第36頁，共60頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三ITO原理1968年荷蘭PHILIPS公司的技術人員在偶然的試驗中發(fā)現在銦化物表面上噴灑氯化錫液體，得到 3 10-4. 的低電阻系數的透明導電薄膜后，ITO 的研究就一直是各大公司的熱點。ITO，銦錫氧化物，這個名詞原本應該叫做Tin-doped Ind

14、ium Oxide，即摻雜錫之銦氧 化物。因專業(yè)習慣簡稱：Indium Tin Oxide（ITO），使之成為專業(yè)用語。第37頁，共60頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三ITO Sputtering Process:1、功能：提供液晶上電場之透光金屬膜此膜必須具備表面平滑性及元件可靠度與著色層之成型方法有關并利用壓克力樹脂與環(huán)氧樹脂作為保護膜第38頁，共60頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三ITO Sputtering Process:2、材料特性：采用電漿濺鍍法ITO ： Indium Tin Oxide（銦錫氧化物）ITO膜厚度0.15m，表面電阻2030/第3

15、9頁，共60頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三ITO Sputtering Process: 目前平面現示器幾乎都是使用ITO膜，主要理由：具有低電阻(氧化錫導電能力強 )高透光率(氧化銦透過率高) 蝕刻容易適合大面積制作第40頁，共60頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三濺鍍示意圖第41頁，共60頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三電漿濺鍍法透明片視為CF基板第42頁，共60頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三ZnO:Al膜作為ITO代替材料ITO的原料In是稀有金屬，近年需求量的激增，至2005年其市價已經超過1,000美元kg。ZnO系是

16、廉價又資源豐富的材料，也沒有毒性，根據實驗顯示阻抗值和ITO相同，被認為是代替ITO的有力候補材料。ZnO的透明導電性很久前就廣為所知，還進行了低抵抗化所需添加物的研究。添加了Al后的ZnO膜（ZAO膜）得到了190cm的低阻抗結果，顯示了作為材料的可能性?？紤]到成品的特性，目前無法采用減少In材料來達到降低成本，ZAO雖然阻抗率不及ITO，但穿透率卻超過了ITO，同時也可以進行蝕刻，稍待時日就有可能代替ITO。第43頁，共60頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三什么是Photo spacer？spacer主要是提供上下兩層玻璃的支撐,它必須均勻的分布在玻璃基板上,不然一但分布不均

17、造成部分spacer聚集在一起,反而會阻礙光線通過,也無法維持上下兩片玻璃的適當間隙(gap),會成電場分布不均的現象,進而影響液晶的灰階表現. 第44頁，共60頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三Photo spacer的作用較佳的cell gap均勻性 降低漏光,提高對比度 第45頁，共60頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三Spacer示意圖第46頁，共60頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三Photo spacer制程原理 Photo spacer制程與一般負型光阻相同,分為塗佈,曝光,顯影,后烤等步驟.主要規(guī)格：PS高度,上/下底面積,彈性回復率等

18、等SVA-FF采用轉印法，原理同（P29）第47頁，共60頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三保護Film著色感材層（m）酸素遮斷層（1.5m)Cussion層 (10m)Basement Film(帯電防止処理) Coated Film Laminate富士的轉印法第48頁，共60頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三負型光阻材料的典型示意第49頁，共60頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三上下游關系 第50頁，共60頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三彩色濾光片的象素排列第51頁，共60頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三LCD知識

19、介紹Panel的基本結構 （1）（2）（3）（7）（4）（5）（6）（9）（8）（10）第52頁，共60頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三Spacer ball狀與Spacer柱狀 Spacer ball的分布是用來正確控制Cell間的Gap，需要具備很高的精確度。目前已開始 漸漸采用柱型取代Spacer ball。這個方法可 以消除間隙子產生的光散射，能有效改善對 比度等。第53頁，共60頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三解釋：（1）上偏光板【CF side Polarizer】（2）彩色濾光片【Color Filter】（3）配向膜【Alignment laye

20、r or PI （Polyamine）】（4）間隙子【Spacer】（5）液晶【LC（Liquid Crystal）】（6）Array 基板【TFT substrate】（7）下偏光板【TFT side Polarizer】（8）銀膠 or 銀點【Ag Paste】（9）框膠【Sealant】（10）封口膠【End-seal】第54頁，共60頁，2022年，5月20日，14點42分，星期三材料的功能（1）偏光板：最主要作為光柵，僅讓單一方向的光可通過。（2）彩色濾光片與Array基板：一上一下以形成電場，讓液晶在此電場下排列.（3）配向膜：配向膜具有方向性能讓液晶在配向膜上規(guī)則排列.（4）框膠：就像房子的墻壁，用來阻絕液晶與外界接觸.（5）間隙子：就像房子的柱子，用來支撐上下兩片基板，以得到均 勻的Gap.（6）液晶：在不同電場下控制液晶的排列，用以得到不同穿透率的光量，藉此達到顯示