彩色濾光片原理(BU)

彩色濾光片原理/制程

(基本篇)

彩色濾光片-基于加法混色的原理兩種間接混色法時(shí)間混色法

-----視覺(jué)暫留特性空間混色法

-----人眼的分辨力有 一定限度特性RGB三原色頻譜顏色的度量─CIE1931色度圖色度三角形說(shuō)明了什么?三角形的邊，是由其對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)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(gè)三角形的邊上，其飽和度為100%；三角形的重心是由紅、綠、藍(lán)等量組成，為白色（電視語(yǔ)言：白光）；過(guò)三角形的頂點(diǎn)和對(duì)邊中點(diǎn)的連線必經(jīng)過(guò)三角形重心，那么藍(lán)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(bǔ)色。彩色的三要素亮度、色調(diào)、色飽和度色調(diào)和色飽和度合稱：色度三要素說(shuō)明:明度就是明亮的程度；色調(diào)是由波長(zhǎng)決定的色別，如700nm光的色調(diào)是紅色，579nm光的色調(diào)是黃色，510nm光的色調(diào)是綠色等等；飽和度就是純度，沒(méi)有混入白色的窄帶單色，在視覺(jué)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(lái)也就越不飽和。彩色顯示機(jī)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(duì)應(yīng)（注意：一個(gè)象素由三個(gè)子象素組成）。背光源發(fā)出的白光，經(jīng)濾光膜后變成相應(yīng)的R、G、B色光。通過(guò)TFT陣列可以調(diào)節(jié)加在各個(gè)子象素上的電壓值，從而改變各色光的透射強(qiáng)度。不同強(qiáng)度的RGB色光混合在一起，就實(shí)現(xiàn)了彩色顯示。彩色濾光片結(jié)構(gòu)示意圖驅(qū)動(dòng)電壓的改變調(diào)整液晶翻轉(zhuǎn)的角度,進(jìn)而改變通過(guò)RGB子象素的光量,由加法混色的原理得到豐富的色彩表現(xiàn).LCD示意圖當(dāng)我們用放大鏡觀察LCD的某一點(diǎn)對(duì)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(zhǎng)的光.高對(duì)比度.對(duì)于高色純度和高清晰度的畫(huà)面而言,必須要有高對(duì)比度.高對(duì)比度必定要求CF具有低反射率,因此對(duì)黑底提出了嚴(yán)格的要求.對(duì)彩色濾光片的要求平整度好,起伏要求小于0.1μm,空間精度好,對(duì)于200-300μm的彩色像素(含RGB),精度≤±10μm,必須與TFT完全匹配.高熱學(xué)穩(wěn)定性,光學(xué)穩(wěn)定性,化學(xué)穩(wěn)定性.彩色濾光片制程(主要部分)黑色矩陣(BlackMatrix) BM彩色層(ColorLayer) RGB導(dǎo)電膜濺鍍(ITOSputteringProcess)ITO間隙粒子 PS切割裂片(CuttingProcess)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BM(BlackMatrix)功能：1）提高對(duì)比度，防止串色；2）防止光電流產(chǎn)生，保護(hù)TFT電極。材料：鉻、鎳、黑色樹(shù)脂，以成本和環(huán)保的角度考慮，目前已廣泛采用黑色樹(shù)脂。BM制程：說(shuō)明ResinBM的優(yōu)點(diǎn)減少Cr鍍膜成本降低反射率減少對(duì)環(huán)境的破壞ResinBM的制程原理ResinBM制程與一般負(fù)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,Totalpitch與光學(xué)濃度（OD）值等等.Color(RGB)Layer:光微影制程為目前生產(chǎn)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(shù)脂中，此感光樹(shù)脂為負(fù)型(Negative)，在紫外線照射下經(jīng)過(guò)光反應(yīng)(即交鏈反應(yīng))而硬化，做反復(fù)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(dǎo)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，塗佈制程質(zhì)量要求

膜厚均一性須達(dá)±5%以內(nèi)

Particle（粒子）及mura（膜厚變化,不均勻性）產(chǎn)生率小

材料使用率高

光阻穩(wěn)定性高曝光、顯影

一般樹(shù)脂配方為感光型，顏料光阻為負(fù)形光阻劑，在曝光時(shí)曝光區(qū)進(jìn)行自由基聚合反應(yīng)形成交鏈結(jié)構(gòu)而硬化顯影時(shí)不易溶于現(xiàn)影液中，非曝光區(qū)則易溶于堿性溶液，經(jīng)水洗、干燥后即可得所需圖案(pattern)硬烤

硬烤溫度約200~250℃，目的：去除顯影時(shí)造成swelling所殘留的水份及顯影液，增加附著力及平坦度。彩色層制程：光阻

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(shù)脂中形成著色樹(shù)脂，所以稱為顏料分散法。將染料進(jìn)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電鍍法，不過(guò)一般最具代表性成膜方法是利用光學(xué)微影之著色感光材料法與蝕刻法兩種。另外預(yù)先將彩色光阻涂布在基材上，再將彩色膜轉(zhuǎn)印到基板上，之后再利用光學(xué)微影方式來(lái)形成電極圖案的轉(zhuǎn)印方式也是近來(lái)備受矚目的新制程。

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(xué)微影單層法(染色法)多層法染料分散光學(xué)微影蝕刻法彩色感光材料法印刷其他噴墨(InkJet)法顏料顏料分散光學(xué)微影蝕刻法彩色感光材料法轉(zhuǎn)印法印刷凹版印刷法平版印刷法網(wǎng)版印刷法電鍍光學(xué)微影其他電子照相法激光燒成法CF顏料分散法制程圖示

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(shù)脂中，形成著色感光材料，進(jìn)行涂布→曝光→顯影，將R、G、B重復(fù)進(jìn)行三次形成電極圖案的方法。原理是采用光學(xué)微影(lithography)方式，所以設(shè)備也以涂布設(shè)備、曝光設(shè)備、顯影設(shè)備為主。色相特性、顏料選擇、微細(xì)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(xué)微影式染色法相比，染色制程中的防染處理制程較為簡(jiǎn)化，但在曝光制程方面，由于著色感光材料的顏料會(huì)吸光，所以必須選用高感度的感光性樹(shù)脂及曝光源。蝕刻(Etching)法

蝕刻法是利用蝕刻形成著色樹(shù)脂層，著色樹(shù)脂是將顏料分散在聚合樹(shù)脂(Polyimide)中。先將著色樹(shù)脂涂布在玻璃基板上，烘干固化后涂布光阻，進(jìn)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(shù)較著色感光材料法多。

轉(zhuǎn)印法

轉(zhuǎn)印法是將顏料分散樹(shù)脂溶液涂布在薄膜上并進(jìn)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(zhuǎn)印設(shè)備轉(zhuǎn)印到玻璃基板后進(jìn)行曝光、顯影來(lái)形成象素。反復(fù)進(jìn)行轉(zhuǎn)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(cǎi)光學(xué)微影方式，設(shè)備基本上與著色感光材料法相同。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(lái)進(jìn)行。WhatisITO?

ITO=IndiumTinOxide

90wt.%In2O3-10wt.%SnO2ITO原理1968年荷蘭PHILIPS公司的技術(shù)人員在偶然的試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)在銦化物表面上噴灑氯化錫液體，得到3×10-4Ω.㎝的低電阻系數(shù)的透明導(dǎo)電薄膜后，ITO的研究就一直是各大公司的熱點(diǎn)。ITO，銦錫氧化物，這個(gè)名詞原本應(yīng)該叫做Tin-dopedIndiumOxide，即摻雜錫之銦氧化物。因?qū)I(yè)習(xí)慣簡(jiǎn)稱：IndiumTinOxide（ITO），使之成為專業(yè)用語(yǔ)。ITOSputteringProcess:1、功能：提供液晶上電場(chǎng)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(guān)并利用壓克力樹(shù)脂與環(huán)氧樹(shù)脂作為保護(hù)膜ITOSputteringProcess:2、材料特性：采用電漿濺鍍法ITO：IndiumTinOxide（銦錫氧化物）ITO膜厚度0.15μm，表面電阻20~30Ω/

ITOSputteringProcess:

目前平面現(xiàn)示器幾乎都是使用ITO膜，主要理由：具有低電阻(氧化錫導(dǎo)電能力強(qiáng)

)高透光率(氧化銦透過(guò)率高)

蝕刻容易適合大面積制作濺鍍示意圖電漿濺鍍法透明片視為CF基板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(jià)已經(jīng)超過(guò)1,000美元／kg。ZnO系是廉價(jià)又資源豐富的材料，也沒(méi)有毒性，根據(jù)實(shí)驗(yàn)顯示阻抗值和ITO相同，被認(rèn)為是代替ITO的有力候補(bǔ)材料。ZnO的透明導(dǎo)電性很久前就廣為所知，還進(jìn)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190μΩcm的低阻抗結(jié)果，顯示了作為材料的可能性?？紤]到成品的特性，目前無(wú)法采用減少In材料來(lái)達(dá)到降低成本，ZAO雖然阻抗率不及ITO，但穿透率卻超過(guò)了ITO，同時(shí)也可以進(jìn)行蝕刻，稍待時(shí)日就有可能代替ITO。什么是Photospacer？

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,

不然一但分布不均造成部分spacer聚集在一起,

反而會(huì)阻礙光線通過(guò),

也無(wú)法維持上下兩片玻璃的適當(dāng)間隙(gap),

會(huì)成電場(chǎng)分布不均的現(xiàn)象,

進(jìn)而影響液晶的灰階表現(xiàn).

Photospacer的作用較佳的cellgap均勻性降低漏光,提高對(duì)比度Spacer示意圖Photospacer制程原理

Photospacer制程與一般負(fù)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(fù)率等等

SVA-FF采用轉(zhuǎn)印法，原理同（P29）

保護(hù)Film著色感材層（２μm）酸素遮斷層（1.5μm)Cussion層(10μm)BasementFilm(帯電防止処理)①CoatedFilm②Laminate富士的轉(zhuǎn)印法負(fù)型光阻材料的典型示意上下游關(guān)系

彩色濾光片的象素排列LCD知識(shí)介紹Panel的基本結(jié)構(gòu)

（1）（2）（3）（7）（4）（5）（6）（9）（8）（10）Spacerball狀與Spacer柱狀

Spacerball的分布是用來(lái)正確控制Cell間的Gap，需要具備很高的精確度。目前已開(kāi)始漸漸采用柱型取代Spacerball。這個(gè)方法可以消除間隙子產(chǎn)生的光散射，能有效改善對(duì)比度等。解釋：（1）上偏光板【CFsidePolarizer】（2）彩色濾光片【ColorFilter】（3）配向膜【AlignmentlayerorPI（Polyamine）】（4）間隙子【Spacer】（5）液晶【LC（LiquidCrystal）】（6）Array基板【TFTsubstrate】（7）下偏光板【TFTsidePolarizer】（8）銀膠or銀點(diǎn)【AgPaste】（9）框膠【Sealant】（10）封口膠【End-seal】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(guò)。（2）彩色濾光片與Array基板：一上一下以形成電場(chǎng)，讓液晶在此電場(chǎng)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(lái)阻絕液晶與外界接觸.（5）間隙子：就像房子的柱子，用來(lái)支撐上下兩片基板，以得到均勻的Gap.（6）液晶：在不同電場(chǎng)下控制液晶的排列，用以得到不同穿透率的光量，藉此達(dá)到顯示原理.（7）封口膠：將預(yù)留的液晶注入口封止的材料，以達(dá)到完全隔絕的效果.（8）銀膠or銀點(diǎn)：將Array基板的電荷藉由此導(dǎo)電物質(zhì)傳導(dǎo)到上片的彩色濾光片，以形成上下電場(chǎng).彩色液晶屏世代別：?jiǎn)挝?mm2.5 370＊4703 550＊6503.5 660＊720（610＊720）3.7 650＊8304 680＊880（730＊920）5 1100＊13006 1500＊1800(1500＊1850)7 2000＊2100(1870＊2200)8 2160＊2400(2200＊2400)SHARP第10代201