1、彩色濾光片原理/制程 (基本篇)彩色濾光片彩色濾光片-基于加法混色的原理基于加法混色的原理兩種間接混色法兩種間接混色法l時間混色法-視覺暫留特性l空間混色法 -人眼的分辨力有一定限度特性R G B 三原色頻譜三原色頻譜顏色的度量顏色的度量CIE1931色度圖色度圖 色度三角形說明了什么色度三角形說明了什么?三角形的邊，是由其對應兩點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%；三角形的重心是由紅、綠、藍等量組成，為白色（電視語言：白光）；過三角形的頂點和對邊中點的連線必過三角形的頂點和對邊中點的連線必經

2、過三角形重心，那么藍色和黃色、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成白色，這兩種類型的色稱為互補色。彩色的三要素彩色的三要素l亮度、色調、色飽和度l色調和色飽和度合稱：色度三要素說明三要素說明: :l明度就是明亮的程度；l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；l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。 彩色顯示機理彩色顯

3、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）。 背光源發出的白光，經濾光膜后變成相應的R、G、B色光。通過TFT陣列可以調節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。彩色濾光片結構示意圖彩色濾光片結構示意圖 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.LCDLCD示意圖示意圖當我們用放大鏡觀察當我們用放大鏡觀察LCDLCD的某一點的某一點對彩色濾光片的要求對彩色濾光片的要求lRGB三基色有高飽和度和

4、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.l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.對彩色濾光片的要求對彩色濾光片的要求l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.l高熱學穩定性,光學穩定性,化學穩定性.彩色濾光片制程彩色濾光片制程(主要部分主要部分)l黑色矩陣(Black Matrix)BMl彩色層(Color Layer)RGBl導電膜濺鍍(ITO Sputtering Process) ITOl間隙粒子PSl切

5、割裂片(Cutting Process)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 (Black Matrix)l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。l材料：鉻、鎳、黑色樹脂，以成本和環保的角度考慮，目前已廣泛采用黑色樹脂。BM制程制程：說明說明lResin BM的優點的優點 l減少Cr鍍膜成本 l降低反射率 l減少對環境的破壞 lResin BM的制程原理的制程原理 lResin 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.制程主要規格特性為BM線寬,線精度,位置精度,膜厚,Total p

6、itch與光學濃度（OD）值等等.Color (RGB) Layer: l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。l 彩色層制程包含塗佈、曝光、顯影及硬烤等步驟， 塗佈制程質量要求塗佈制程質量要求 l膜厚均一性須達5%以內l Particle（粒子）及mura（膜厚變化,不均勻性）產生率小l 材料使用率高l 光阻穩定性高 曝光、顯影曝光、顯影l 一般樹脂配方為感光型

7、， 顏料光阻為負形光阻劑，在曝光時曝光區進行自由基聚合反應形成交鏈結構而硬化l顯影時不易溶于現影液中，非曝光區則易溶于堿性溶液，經水洗、干燥后即可得所需圖案(pattern)硬烤硬烤 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。彩色層制程：彩色層制程：光阻光阻 RGB制程介紹制程介紹 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

8、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。 彩色濾光片製造方法的分類彩色濾光片製造方法的分類 色料色料著色方法著色方法成膜方法成膜方法制造名稱制造名稱染料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CF顏料分散法制程圖示顏料分散法制程圖示著色感光材料法著色感光材料法 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、

9、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。蝕刻蝕刻(Etching)法法 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

10、光材料法多。轉印法轉印法 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。 ITO = Indium Tin Oxide 90 wt. % In2O3-10 wt.% SnO2ITO原理原理l1968年荷蘭PHILIPS公司的技術人員在偶然的試驗中發現在銦化物表面上噴灑氯化錫液體，得到 3 10-4. 的低電阻

11、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。lITO，銦錫氧化物，這個名詞原本應該叫做Tin-doped Indium Oxide，即摻雜錫之銦氧 化物。因專業習慣簡稱：Indium Tin Oxide（ITO），使之成為專業用語。ITO Sputtering Process:1、功能：l提供液晶上電場之透光金屬膜l此膜必須具備表面平滑性及元件可靠度l與著色層之成型方法有關l并利用壓克力樹脂與環氧樹脂作為保護膜ITO Sputtering Process:2、材料特性：l采用電漿濺鍍法lITO ： Indium Tin Oxide（銦錫氧化物）lITO膜厚度0.15m，表面電阻

12、2030/ITO Sputtering Process: 目前平面現示器幾乎都是使用ITO膜，主要理由：l具有低電阻(氧化錫導電能力強 )l高透光率(氧化銦透過率高) l蝕刻容易l適合大面積制作濺鍍示意圖濺鍍示意圖電漿濺鍍法電漿濺鍍法透明片視為CF基板ZnO:AlZnO:Al膜作為膜作為ITOITO代替材料代替材料lITO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。lZnO系是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。lZnO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

13、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。l考慮到成品的特性，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。什么是什么是Photo spacerPhoto 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. Photo spacerPhoto spacer的作用的作用l

14、較佳的cell gap均勻性 l降低漏光,提高對比度 SpacerSpacer示意圖示意圖Photo spacerPhoto spacer制程原理制程原理 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.主要規格：PS高度,上/下底面積,彈性回復率等等SVA-FF采用轉印法，原理同（P29）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富士的轉印法負型光阻材料的典型示意負型光阻材料的典型示意上下游關系上下游關系 彩色濾光片的象素排列彩色濾光片的象

15、素排列LCD知識介紹知識介紹lPanel的基本結構的基本結構 （1）（2）（3）（7）（4）（5）（6）（9） （8）（10）Spacer ball狀與狀與Spacer柱狀柱狀 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。解釋：解釋：（1）上偏光板【CF side Polarizer】（2）彩色濾光片【Color Filter】（3）配向膜【Alignment layer or PI （Polyamine）】（4）間隙子【Spacer】（5）液

16、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】材料的功能材料的功能（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，藉此達到顯示原理.（7）封口膠：將預留的液晶注入口封止的材料，以達到完全隔絕的效果.（8）銀膠 or 銀點：將 Array 基板的電荷藉由此導電物質傳導到上片的彩色濾光片，以形成上下電場.彩色液晶屏世代別：彩色液晶屏世代別： 單位單位:mml2.5370470l3550650l3.5660720（610720）l3.7650830l4680880（730920）l511001300l615001800(1500 1850)l720002100(1870 2200)l821602400(2200 2400)lSHARP