TFT-LCD设计及制作(13)-彩膜1

1、TFT-LCD设计及制作（设计及制作（13） 彩色滤光片彩色滤光片1彩色滤光片基本原理彩色滤光片基本原理彩色滤光片基板构造彩色滤光片基板构造彩色滤光片的材料及其特性彩色滤光片的材料及其特性彩色滤光片制程彩色滤光片制程彩色滤光片发展趋势彩色滤光片发展趋势2TFT-LCD设计及制作设计及制作n彩色滤光片基本原理彩色滤光片基本原理n彩色滤光片基板构造彩色滤光片基板构造n彩色滤光片的材料及其特性彩色滤光片的材料及其特性n彩色滤光片制程彩色滤光片制程n彩色滤光片发展趋势彩色滤光片发展趋势3TFT-LCD设计及制作设计及制作前言前言: :n彩色滤光片彩色滤光片(Color Filter)n 彩色滤光片是液

2、晶显示器关键零组件中成本最彩色滤光片是液晶显示器关键零组件中成本最高者，在高者，在TFT-LCD面板的材料成本结构中，面板的材料成本结构中，彩色彩色滤光片约占所有材料成本的滤光片约占所有材料成本的20左右。左右。n彩色滤光片之作用在于利用滤光之方式产生红彩色滤光片之作用在于利用滤光之方式产生红(R)、绿绿(G) 、蓝、蓝(B)三基色，再将三基色以不同比例混三基色，再将三基色以不同比例混合而产生各种色彩，使合而产生各种色彩，使LCD显现彩色。显现彩色。n同时也对同时也对TFTLCD的视角宽度、亮度、分辨率的视角宽度、亮度、分辨率等性能起关键作用。等性能起关键作用。紅藍紫黃綠白青4TFT-LCD设

3、计及制作设计及制作n如以五代厂如以五代厂TFT LCD而言，其零组件的材料成而言，其零组件的材料成本占总成本之本占总成本之7 0 %其中彩色滤光约占总成本其中彩色滤光约占总成本之之1 8 . 9 %，若单就材料成本而言，亦高达若单就材料成本而言，亦高达2 7，n而制作彩色滤光片之材料包含玻璃基板、彩色光而制作彩色滤光片之材料包含玻璃基板、彩色光阻材料、阻材料、I T O与黑框用铬与黑框用铬( C r )靶材等，材料成靶材等，材料成本占彩色滤光片总成本之本占彩色滤光片总成本之6 0 - 7 0 %，其中玻璃，其中玻璃为彩色滤光片材料成本中最大项目，其比重约占为彩色滤光片材料成本中最大项目，其比重

4、约占4 0 %，若包含黑框制做为内制则超过五成，其，若包含黑框制做为内制则超过五成，其次为光阻材料次为光阻材料27%5TFT-LCD设计及制作设计及制作參考資料:面板的轉運彩色濾光片-陳鈺坤6TFT-LCD设计及制作设计及制作色彩基本概念色彩基本概念(1)n光光(Light) n当白色的可见光进入人的视觉系统时，产生明亮度及当白色的可见光进入人的视觉系统时，产生明亮度及其不同色彩的变化其不同色彩的变化n可见光的波长分布范围为可见光的波长分布范围为380780nm（蓝色光：蓝色光：450380nm；绿色光：绿色光：570500；黄色：黄色：590570nm；红色光：红色光：780610nm。7T

5、FT-LCD设计及制作设计及制作資料來源：顧鴻壽編著，“光電液晶平面顯示器技術基礎及應用”8TFT-LCD设计及制作设计及制作色彩基本概念色彩基本概念(2)n1、颜色的分类、颜色的分类n光源色光源色：从光源发出的光的颜色。：从光源发出的光的颜色。n物体色物体色:可以反射光或让光透过的物体的颜色。可以反射光或让光透过的物体的颜色。n表面色表面色：由于光投射到透明物体的表面而产生：由于光投射到透明物体的表面而产生漫反射所感觉的颜色漫反射所感觉的颜色n开口色：开口色：通过小开口，并未见到发光物体而感通过小开口，并未见到发光物体而感觉到的颜色。觉到的颜色。9TFT-LCD设计及制作设计及制作n国际照明

6、协会（国际照明协会（CIE）不管对象是光源，还是）不管对象是光源，还是发射光或透射光，都将物体色发射光或透射光，都将物体色（object color）：定义为定义为“物体本身所具有的颜色物体本身所具有的颜色”）；将表面）；将表面色色（surface color）：定义为：定义为“感觉光的漫反射感觉光的漫反射或发光表面所具有的颜色或发光表面所具有的颜色”；将开口色；将开口色（aperture color）：）：定义为定义为“使人感觉空间的使人感觉空间的纵深位置关系不明确的颜色纵深位置关系不明确的颜色”。n由此可见，由此可见，在在CIE定义中，都是以感觉到的颜定义中，都是以感觉到的颜色属性为基础，

7、而不管这些光刺激如何产生的。色属性为基础，而不管这些光刺激如何产生的。10TFT-LCD设计及制作设计及制作n2、颜色的三种属性、颜色的三种属性n颜色分为两大类：颜色分为两大类： 非彩色和彩色。非彩色和彩色。n非彩色非彩色是指黑色、白色和黑白色之间的各种深是指黑色、白色和黑白色之间的各种深浅不同的灰度。浅不同的灰度。n灰度灰度是不饱和色，在非彩色显示时，物体的反是不饱和色，在非彩色显示时，物体的反射率大小决定了物体的亮度，反射率高则接近射率大小决定了物体的亮度，反射率高则接近白色；反射率低则接近黑色。白色；反射率低则接近黑色。n普通白纸的反射率约为普通白纸的反射率约为85%，标准白板的反射，标

8、准白板的反射率大于率大于90%，黑纸的反射率小于，黑纸的反射率小于5%，黑天鹅，黑天鹅绒的反射率约为绒的反射率约为0.05%。11TFT-LCD设计及制作设计及制作n3、颜色的三属性、颜色的三属性(3 Attributes of Color)n表示色泽特性的表示色泽特性的色调色调(Hue)：决定于物体反射的光线中：决定于物体反射的光线中哪种波长占优势，如红、黄、绿、蓝等等。哪种波长占优势，如红、黄、绿、蓝等等。n表示明亮程度的表示明亮程度的明度明度(Lightness)：是指刺激物作用于人：是指刺激物作用于人眼产生的效应，是人眼主观感觉到的物体的明暗程度。眼产生的效应，是人眼主观感觉到的物体的

9、明暗程度。n而光度学中的亮度（而光度学中的亮度（brightness)则含有较多的客观成分，则含有较多的客观成分，是可以用仪器测量的。是可以用仪器测量的。n在常用亮度范围内，明度与亮度是对数或指数关系。可在常用亮度范围内，明度与亮度是对数或指数关系。可以这么说，以这么说，人眼感觉的明度对亮度的变化有很强的饱和人眼感觉的明度对亮度的变化有很强的饱和倾向。倾向。n表示色彩鲜明程度的表示色彩鲜明程度的饱和度饱和度(Chroma)：是指颜色鲜艳的：是指颜色鲜艳的程度，饱和度高则物体呈深色，入深红、深绿等。饱和程度，饱和度高则物体呈深色，入深红、深绿等。饱和度高则光波纯，饱和度低则表示光的组成中含白光多

10、。度高则光波纯，饱和度低则表示光的组成中含白光多。12TFT-LCD设计及制作设计及制作 n人类视觉现象三大要素为人类视觉现象三大要素为n人类肉眼的视觉人类肉眼的视觉n肉眼所能见到的物体肉眼所能见到的物体n照射于物体上的光源等照射于物体上的光源等色彩基本概念色彩基本概念(3)13TFT-LCD设计及制作设计及制作n人眼对颜色各种属性的辨别能力人眼对颜色各种属性的辨别能力n（1）对色调的辨别能力）对色调的辨别能力n在饱和度为最大和亮度不变条件下，人眼对在饱和度为最大和亮度不变条件下，人眼对494 nm青色和青色和585 nm黄色特别敏感，只有波长黄色特别敏感，只有波长变化变化1 nm就可以感觉出

11、来；而对于光谱中部就可以感觉出来；而对于光谱中部（绿色），特别是从（绿色），特别是从655 nm到到760 nm红色区域红色区域和从和从 430 nm到到 397 nm的紫色区域，人眼几乎的紫色区域，人眼几乎感觉不到色调上的差别。感觉不到色调上的差别。n人眼大约可以分辨出人眼大约可以分辨出128种不同的色调。种不同的色调。14TFT-LCD设计及制作设计及制作n（2）对饱和度的辨别能力）对饱和度的辨别能力n人眼对黄色只能区别人眼对黄色只能区别4级饱和度，而对于红色级饱和度，而对于红色则可以区别则可以区别25级饱和度。级饱和度。n可以估算人眼能分辨出的颜色数。可以估算人眼能分辨出的颜色数。n人眼

12、可以分辨约人眼可以分辨约130种色调、种色调、600种亮度和平均种亮度和平均约约10种饱和度，连乘结果为种饱和度，连乘结果为100万种。但是当万种。但是当饱和度明显减小或亮度过大或过小时，人眼对饱和度明显减小或亮度过大或过小时，人眼对色调的分辨能力会大大降低，所以总的可区分色调的分辨能力会大大降低，所以总的可区分颜色大约为颜色大约为10000种。种。15TFT-LCD设计及制作设计及制作色彩基本概念色彩基本概念(4)n视觉神经细胞可以感测出其色彩的种类视觉神经细胞可以感测出其色彩的种类n根据根据1971年做出的人眼三种锥体细胞的感色曲线，人年做出的人眼三种锥体细胞的感色曲线，人眼对可见光的感应

13、是全光谱的而且靠三种不同锥体细眼对可见光的感应是全光谱的而且靠三种不同锥体细胞不同的感应峰值来实现辨色能力。胞不同的感应峰值来实现辨色能力。n波长波长640nm左右的红色光，其相对应视神经细胞会有强左右的红色光，其相对应视神经细胞会有强烈的响应反射，称为红锥体细胞烈的响应反射，称为红锥体细胞n绿色光绿色光(515nm)，称为绿锥体细胞，称为绿锥体细胞n蓝色光蓝色光(470nm) ，称为蓝锥体细胞，称为蓝锥体细胞n红色光及绿色光相混合，则人的视神经细胞中，红锥体红色光及绿色光相混合，则人的视神经细胞中，红锥体细胞及绿锥体细胞同时感测到其混成的波长值，反应出细胞及绿锥体细胞同时感测到其混成的波长值

14、，反应出(感测出感测出)或响应出波长为或响应出波长为580nm黄色光黄色光16TFT-LCD设计及制作设计及制作n将白色光中的红色光加以吸收将白色光中的红色光加以吸收，则人的视神经细胞，则人的视神经细胞中，仅有绿锥体细胞及蓝锥体细胞可感测出蓝绿色，中，仅有绿锥体细胞及蓝锥体细胞可感测出蓝绿色，因此蓝绿色称为红色的补色效应因此蓝绿色称为红色的补色效应,红黄色是蓝色的补色，红黄色是蓝色的补色，紫红色是绿色的补色。紫红色是绿色的补色。n任何一种色光，只要它能使一组锥体细胞产生同样比例任何一种色光，只要它能使一组锥体细胞产生同样比例的刺激值，就会被认为是一种颜色。这就是人眼的的刺激值，就会被认为是一种

15、颜色。这就是人眼的同色同色异谱异谱现象，即现象，即两种被人眼看上去是相同的颜色的色光，两种被人眼看上去是相同的颜色的色光，它们的光谱成份不一定是一样的。它们的光谱成份不一定是一样的。 n当一复色光刺激人眼时，人眼感色细胞可将其分解为红、当一复色光刺激人眼时，人眼感色细胞可将其分解为红、绿、蓝三种单色光，然后混合成一种颜色。正是由于这绿、蓝三种单色光，然后混合成一种颜色。正是由于这种合色能力，我们才能识别除红、绿、蓝三色之外的更种合色能力，我们才能识别除红、绿、蓝三色之外的更大范围的颜色。大范围的颜色。 17TFT-LCD设计及制作设计及制作資料來源：顧鴻壽編著，“光電液晶平面顯示器技術基礎及應

16、用”18TFT-LCD设计及制作设计及制作資料來源：顧鴻壽編著，“光電液晶平面顯示器技術基礎及應用”19TFT-LCD设计及制作设计及制作彩色显示基本原理彩色显示基本原理(1)n彩色显示基本原理有彩色显示基本原理有n加入色素分子形成以主客方式显示之单色表示法加入色素分子形成以主客方式显示之单色表示法n利用混色原理全彩化的多色彩表示法利用混色原理全彩化的多色彩表示法n色彩混色原理可分为色彩混色原理可分为20TFT-LCD设计及制作设计及制作nA：原色理论：原色理论n三原色，所谓三原色，就是指这三种色中三原色，所谓三原色，就是指这三种色中的任意一色都不能由另外两种原色混合产生，的任意一色都不能由另

17、外两种原色混合产生，而其他色可由这三色按照一定的比例混合出来，而其他色可由这三色按照一定的比例混合出来，色彩学上将这三个独立的色称为三原色。色彩学上将这三个独立的色称为三原色。nB：混色理论：混色理论n色彩的混合分为加法混合和减法混合，色色彩的混合分为加法混合和减法混合，色彩还可以在进入视觉之后才发生混合，称为中彩还可以在进入视觉之后才发生混合，称为中性混合。性混合。21TFT-LCD设计及制作设计及制作彩色显示基本原理彩色显示基本原理(2) 减色法减色法n所谓所谓减色法减色法，是从白光中按不同比例减去原色，是从白光中按不同比例减去原色，来实现色彩再现的一种方法，通俗地说，减色来实现色彩再现的

18、一种方法，通俗地说，减色法就是运用青、品红、黄三种补色重叠起来合法就是运用青、品红、黄三种补色重叠起来合成色彩的一种方法。每一种颜色是从白光中减成色彩的一种方法。每一种颜色是从白光中减去与它互成补色的颜色。去与它互成补色的颜色。 n减法混合色为色料三原色之乘积减法混合色为色料三原色之乘积n三原色：三原色：黄色黄色(Yellow, Y)、紫红色、紫红色(Magenta, M)、绿蓝色、绿蓝色(Cyan, C)n应用领域为绘图工具、彩色照相底片应用领域为绘图工具、彩色照相底片 、主客型、主客型的的LCD、涂料等、涂料等 22TFT-LCD设计及制作设计及制作資料來源：顧鴻壽編著，“光電液晶平面顯示

19、器技術基礎及應用”23TFT-LCD设计及制作设计及制作加色法加色法n所谓所谓加色法加色法，就是用红、绿、蓝三原色光按不，就是用红、绿、蓝三原色光按不同比例相加而取得其他色彩的一种方法。同比例相加而取得其他色彩的一种方法。n一种色光与另一种特定的色光按一定比例混合，一种色光与另一种特定的色光按一定比例混合，可以得到白色光。混合后产生白色光的两种色可以得到白色光。混合后产生白色光的两种色光的色，称做互补色。两种非互补色相加，可光的色，称做互补色。两种非互补色相加，可得到光谱位置在两者之间的色，即它们的中间得到光谱位置在两者之间的色，即它们的中间色。如果两种原色光按不同比例混合，则可得色。如果两种

20、原色光按不同比例混合，则可得到很多不同的中间色。到很多不同的中间色。 ，三种原色光按照一定，三种原色光按照一定的比例混合，可以产生白色。的比例混合，可以产生白色。 24TFT-LCD设计及制作设计及制作n色光中存在三种最基本的色光，它们的颜色分色光中存在三种最基本的色光，它们的颜色分别为红色、绿色和蓝色。别为红色、绿色和蓝色。n这三种色光既是白光分解后得到的主要色光，这三种色光既是白光分解后得到的主要色光，又是混合色光的主要成分，并且能与人眼视网又是混合色光的主要成分，并且能与人眼视网膜细胞的光谱响应区间相匹配，符合人眼的视膜细胞的光谱响应区间相匹配，符合人眼的视觉生理效应。觉生理效应。n这三

21、种色光以不同比例混合，几乎可以得到自这三种色光以不同比例混合，几乎可以得到自然界中的一切色光，混合色域最大；而且这三然界中的一切色光，混合色域最大；而且这三种色光具有独立性，其中一种原色不能由另外种色光具有独立性，其中一种原色不能由另外的原色光混合而成，由此，我们称红、绿、蓝的原色光混合而成，由此，我们称红、绿、蓝为色光三原色。为色光三原色。25TFT-LCD设计及制作设计及制作n为了统一认识，为了统一认识，1931年国际照明委员会（年国际照明委员会（CIE）规定了三原色的波长规定了三原色的波长R=700.0nm,G=546.1nm,B=435.8nm。n在色彩学研究中，为了便于定性分析，常将

22、白在色彩学研究中，为了便于定性分析，常将白光看成是由红、绿、蓝三原色等量相加而合成光看成是由红、绿、蓝三原色等量相加而合成的。的。 n由两种或两种以上的色光相混合时，会同时或由两种或两种以上的色光相混合时，会同时或者在极短的时间内连续刺激人的视觉器官，使者在极短的时间内连续刺激人的视觉器官，使人产生一种新的色彩感觉。人产生一种新的色彩感觉。26TFT-LCD设计及制作设计及制作資料來源：顧鴻壽編著，“光電液晶平面顯示器技術基礎及應用”27TFT-LCD设计及制作设计及制作加色法与减色法的关系加色法与减色法的关系 n加色法与减色法都是针对色光而言，加色法指加色法与减色法都是针对色光而言，加色法指

23、的是色光相加，减色法指的是色光被减弱。的是色光相加，减色法指的是色光被减弱。 n加色法与减色法又是迥然不同的两种呈色加色法与减色法又是迥然不同的两种呈色方法。加色法是色光混合呈色的方法。方法。加色法是色光混合呈色的方法。色光混色光混合后，不仅色彩与参加混合的各色光不同，同合后，不仅色彩与参加混合的各色光不同，同时亮度也增加了时亮度也增加了；减色法是色料混合呈色的方；减色法是色料混合呈色的方法。法。色料混合后，不仅形成新的颜色，同时亮色料混合后，不仅形成新的颜色，同时亮度也降低了度也降低了。28TFT-LCD设计及制作设计及制作n加色法是两种以上的色光同时刺激人的视神经而引起加色法是两种以上的色

24、光同时刺激人的视神经而引起的色效应；而减色法是指从白光或其它复色光中减某的色效应；而减色法是指从白光或其它复色光中减某些色光而得到另一种色光刺激的色效应。些色光而得到另一种色光刺激的色效应。n从互补关系来看，有三对互补色：从互补关系来看，有三对互补色： R-C；G-M；B-Y（黄）。在色光加色法中，互补色相加得到白色；在（黄）。在色光加色法中，互补色相加得到白色；在色料减色法中，互补色相加得到黑色。色料减色法中，互补色相加得到黑色。 n色光三原色是红（色光三原色是红（R）、绿（）、绿（G）、蓝（）、蓝（B），色料三），色料三原色是青（原色是青（ Cyan， C）、品红（）、品红（ Magent

25、a， M）、）、黄（黄（Y）。人眼看到的永远是色光，色料三原色的确）。人眼看到的永远是色光，色料三原色的确定与三原色光有着必然的联系。定与三原色光有着必然的联系。29TFT-LCD设计及制作设计及制作彩色显示基本原理彩色显示基本原理(3)n彩色彩色LCD与与CRT皆是采用加法混色法皆是采用加法混色法n液晶显示基本上是黑白表示，要彩色化显示是在液晶液晶显示基本上是黑白表示，要彩色化显示是在液晶胞上分别置放红、黄、绿三原色的彩色滤光片胞上分别置放红、黄、绿三原色的彩色滤光片nTFT主动矩阵驱动型显示器中，相互并列电极依序置主动矩阵驱动型显示器中，相互并列电极依序置入所需三原色的彩色滤光片入所需三原

26、色的彩色滤光片n因有杂色相混的问题，不同颜色的着色层间加设一道因有杂色相混的问题，不同颜色的着色层间加设一道黑色的遮光层，其制作质量良率影响最后显示影像的黑色的遮光层，其制作质量良率影响最后显示影像的画质分辨率及色彩鲜明度画质分辨率及色彩鲜明度30TFT-LCD设计及制作设计及制作彩色显示基本原理彩色显示基本原理(5)n例：在例：在10吋型个人计算机中吋型个人计算机中n其画像素大小为其画像素大小为100m*300mn在在3050公分的距离内可看得到完全混色状态公分的距离内可看得到完全混色状态n微彩色滤光方式使用红、绿、蓝三原色的画像微彩色滤光方式使用红、绿、蓝三原色的画像素配列状态素配列状态n

27、在画像素配列的方式上有在画像素配列的方式上有n线条纹配列线条纹配列(Stripe)n三角形配列三角形配列(Triangle)n正方形配列正方形配列(Square)n玛赛克配列玛赛克配列(Mosaic) 31TFT-LCD设计及制作设计及制作資料來源：顧鴻壽編著，“光電液晶平面顯示器技術基礎及應用”32TFT-LCD设计及制作设计及制作n条纹排列条纹排列：结构简单，：结构简单，易显纵条纹，凸显显得易显纵条纹，凸显显得粗糙。适合于文字、静粗糙。适合于文字、静态图形显示态图形显示; R RG GB BR RG GB BR RG GB BR RG GB BR RG GB BR RG GB BR RG

28、GB BR RG GB BR RG GB BR RG GB BR RG GB BR RG GB B33TFT-LCD设计及制作设计及制作n玛赛克形排列：玛赛克形排列：三基色三基色单元横向仍按单元横向仍按R、G、B顺序周期排列，但是在顺序周期排列，但是在纵向逐行移位。这种结纵向逐行移位。这种结构课消除条形排列中的构课消除条形排列中的竖条纹感，颜色相对自竖条纹感，颜色相对自然写，但当像素间距较然写，但当像素间距较大是，会有斜纹感，图大是，会有斜纹感，图像还会有些粗糙感。像还会有些粗糙感。排排列适合于高分辨率动态列适合于高分辨率动态图像显示图像显示;R RG GB BR RG GB BB BR RG

29、 GB BR RG GG GB BR RG GB BR RR RG GB BR RG GB BB BR RG GB BR RG GG GB BR RG GB BR R34TFT-LCD设计及制作设计及制作n三角形排列三角形排列：横向也是：横向也是按按R、G、B顺序周期排顺序周期排列，但行之间错开半个列，但行之间错开半个基色单元位置，如同砌基色单元位置，如同砌砖墙。这种排列结构复砖墙。这种排列结构复杂，但显示颜色逼真，杂，但显示颜色逼真，分辨率也高，所以彩色分辨率也高，所以彩色质量高，质量高，R RB BG GR RB BG GG GR RB BG GR RR RB BG GR RB BG GG

30、 GR RB BG GR RR RB BG GR RB BG GG GR RB BG GR R35TFT-LCD设计及制作设计及制作n三角形和玛赛克形的配置，则是鲜明高分辨率三角形和玛赛克形的配置，则是鲜明高分辨率表示，动态影像的液晶电视和影像、影音消费表示，动态影像的液晶电视和影像、影音消费性产品。性产品。36TFT-LCD设计及制作设计及制作色再現性及其規範色再現性及其規範(1)資料來源：顧鴻壽編著，“光電液晶平面顯示器技術基礎及應用”37TFT-LCD设计及制作设计及制作色再現性及其規範色再現性及其規範(2)n色再现性色再现性n指目前彩色电视机所制定颜色的标准方式指目前彩色电视机所制定颜

31、色的标准方式(National Television System Committee，NTSC)，促使三原色可呈现所需色彩范围，促使三原色可呈现所需色彩范围n欧美方面制定另一种标准方式为欧美方面制定另一种标准方式为European Broadcasting Union(EBU)38TFT-LCD设计及制作设计及制作色再現性及其規範色再現性及其規範(3)nCIE色度图色度图(CIE Chromaticity Diagram)是以是以x、y色度坐标表示，其定义如下色度坐标表示，其定义如下n x=X/(X+Y+Z)n y=Y/(X+Y+Z)nCIE 1931 XYZ所示的为在表色系中三个刺激所示的

32、为在表色系中三个刺激值值X、Y、Z，在，在()光谱透过率之物体，受到光谱透过率之物体，受到S()之光谱分布的光源照射后而能够看得见的之光谱分布的光源照射后而能够看得见的时候，其三个刺激值时候，其三个刺激值X、Y、Z如下：如下：39TFT-LCD设计及制作设计及制作色再現性及其規範色再現性及其規範(4)40TFT-LCD设计及制作设计及制作色再現性及其規範色再現性及其規範(5)n若换成液晶面板的话，将彩色滤光片的光谱透若换成液晶面板的话，将彩色滤光片的光谱透过率过率C()及液晶胞的光谱透过率及液晶胞的光谱透过率L()相乘之后相乘之后,其值将相似于其值将相似于 ()= C() L()nS() 相当

33、于背光源的光谱分布相当于背光源的光谱分布41TFT-LCD设计及制作设计及制作色再現性及其规范色再現性及其规范(6)n色再现性是由彩色滤光片的光线透过光谱、背色再现性是由彩色滤光片的光线透过光谱、背光板的发光光谱以及液晶胞的光谱等因素所决光板的发光光谱以及液晶胞的光谱等因素所决定的定的n要使色再现性变好，则要使色再现性变好，则n在液晶胞中需使液晶间隙及液晶的折射率异方在液晶胞中需使液晶间隙及液晶的折射率异方向性达到最适化的状态向性达到最适化的状态n在背光源方面，其彩色滤光片在背光源方面，其彩色滤光片RGB三原色透过三原色透过率的波峰波长值应接近于三种波长类型之发光率的波峰波长值应接近于三种波长

34、类型之发光波峰值波峰值42TFT-LCD设计及制作设计及制作資料來源：顧鴻壽編著，“光電液晶平面顯示器技術基礎及應用”43TFT-LCD设计及制作设计及制作n彩色滤光片基本原理彩色滤光片基本原理n彩色滤光片基板构造彩色滤光片基板构造n彩色滤光片的材料及其特性彩色滤光片的材料及其特性n彩色滤光片制程彩色滤光片制程n彩色滤光片发展趋势彩色滤光片发展趋势44TFT-LCD设计及制作设计及制作45TFT-LCD设计及制作设计及制作一一.Color Filter基本结构基本结构n*彩色滤光片因彩色滤光片因TN、STN、TFT方式的不同有方式的不同有所变化，主要构造有所变化，主要构造有:n1.遮蔽光用的遮

35、光层遮蔽光用的遮光层n2.彩色表示的彩色表示的RGB之着色图案之着色图案n3.保护着色层的透明保护膜保护着色层的透明保护膜n4.驱动液晶的透明电极膜驱动液晶的透明电极膜46TFT-LCD设计及制作设计及制作透明导电膜(ITO) 0.5m透明保护层(OC)彩色滤色层(RGB) 12m黑矩阵(BM)47TFT-LCD设计及制作设计及制作二.彩色滤光片要求:n（1）分光特性好。）分光特性好。R、G、B三基色要有高饱三基色要有高饱和度，即在色度图中和度，即在色度图中R、G、B三基色坐标所围三基色坐标所围的三角形面积应尽可能大，以达到重现更多的的三角形面积应尽可能大，以达到重现更多的自然色彩。自然色彩。

36、n（2）高对比度。）高对比度。对于高清晰度彩色画面，必对于高清晰度彩色画面，必须具有高对比度，这就要求须具有高对比度，这就要求CF有低的反射率。有低的反射率。n（3）平整度好。）平整度好。对于对于TFT-LCD用的用的CF，平整，平整性精度为小于性精度为小于0.1m，同时要求空间精度好，同时要求空间精度好，因为每一个彩色单元必须与下基板上的一个带因为每一个彩色单元必须与下基板上的一个带TFT的液晶单元对准。的液晶单元对准。48TFT-LCD设计及制作设计及制作n（4）高的热学、光学和化学稳定性。）高的热学、光学和化学稳定性。nCF是先制作在上基板内表面，在上下基板形是先制作在上基板内表面，在上

37、下基板形成液晶盒工艺中要加高温（约成液晶盒工艺中要加高温（约250），），CF必必须能经受此高温而不变形和色度保持恒定；当须能经受此高温而不变形和色度保持恒定；当彩色彩色LCD工作是，采用背光源，工作是，采用背光源，CF要受到极要受到极强光长时间的辐射，要不能发生褪色；在强光长时间的辐射，要不能发生褪色；在LCD后续工艺制造中会遇到多种酸碱和溶剂，所以后续工艺制造中会遇到多种酸碱和溶剂，所以CF的化学稳定性也必须好。的化学稳定性也必须好。n（5）不出现姆拉及其他缺陷、可靠性高、寿）不出现姆拉及其他缺陷、可靠性高、寿命长。命长。49TFT-LCD设计及制作设计及制作面板特性面板特性黑底黑底光学浓

38、度光学浓度开口率开口率反射率反射率色特性色特性色度色度明度明度对比度对比度ITO板电阻值板电阻值面板结构面板结构耐光性耐光性平滑性平滑性边缘的階梯差边缘的階梯差耐热性耐热性耐化学腐蚀性耐化学腐蚀性尺寸精度尺寸精度组装条件组装条件外观特性外观特性50TFT-LCD设计及制作设计及制作n*在遮光层上方覆盖着厚度为在遮光层上方覆盖着厚度为0.52.5m之耐久之耐久性及平滑性好的压克力树脂或环氧树脂作性及平滑性好的压克力树脂或环氧树脂作保护保护层层，在保护层上则是镀有，在保护层上则是镀有1500A厚度的厚度的ITO透透明导电膜之共通电极。明导电膜之共通电极。n*上方面观察其上方面观察其RGB结构各点状

39、配置的方式，结构各点状配置的方式，有三角形、正方形、线条形和玛赛克形等不同有三角形、正方形、线条形和玛赛克形等不同的配置。的配置。51TFT-LCD设计及制作设计及制作彩色滤光片的特性与研究开发项目彩色滤光片的特性与研究开发项目对对LCD特性特性影响影响彩色滤光片特彩色滤光片特性性对彩色滤光片的研究开发项目对彩色滤光片的研究开发项目色再现性色再现性色纯度色纯度颜料的选定，加工及分散性改良颜料的选定，加工及分散性改良亮度亮度透射率透射率颜料的选定，加工及分散性改良；黑色矩阵颜料的选定，加工及分散性改良；黑色矩阵细线条化，提高开口率；各种材料折射率的细线条化，提高开口率；各种材料折射率的最佳配置最

40、佳配置对比度对比度对比度对比度通过改善分散性提高消偏性，通过改善分散性提高消偏性，BM遮光性的遮光性的改善和反射率的降低改善和反射率的降低高精细高精细尺寸精度尺寸精度BM及彩色滤光片的高精细化及彩色滤光片的高精细化姆拉、显示缺陷姆拉、显示缺陷色斑、表面粗糙度色斑、表面粗糙度提高涂布特性的平坦化；避免向液晶的溶出提高涂布特性的平坦化；避免向液晶的溶出成分发生；改善颜料的分散性，减少并避免成分发生；改善颜料的分散性，减少并避免残渣等。残渣等。可靠性可靠性密封性、可靠性密封性、可靠性与衬底膜层及后道工序材料的附着性要好，与衬底膜层及后道工序材料的附着性要好，提高耐热、耐光、耐药性。提高耐热、耐光、耐

41、药性。52TFT-LCD设计及制作设计及制作三、各层结构简介三、各层结构简介n1、玻璃基板、玻璃基板n作用作用:支架支架n要求要求: n（1）热膨脹系数小）热膨脹系数小 n 原因原因:a.由多层材料組成由多层材料組成 n b.多层材料是由压合的方式，多层材料是由压合的方式， 结合起结合起來的來的,會经过一些高温处理會经过一些高温处理n （2）平坦性佳）平坦性佳n 原因原因:要在玻璃基板上形成要在玻璃基板上形成ITO膜膜53TFT-LCD设计及制作设计及制作2、黑矩阵的作用：、黑矩阵的作用：n遮蔽像素区域（开口部分）之外的背光源的漏遮蔽像素区域（开口部分）之外的背光源的漏光；光；n防止相邻防止相

42、邻RGB亚像素混色，提高显示对比度亚像素混色，提高显示对比度n防止光造成防止光造成TFT误动作及工作参数发生变化误动作及工作参数发生变化n防止背景光的写入（造成对比度低下），可明防止背景光的写入（造成对比度低下），可明显提高对比度等。显提高对比度等。54TFT-LCD设计及制作设计及制作黑矩阵的要求黑矩阵的要求:n遮光性强遮光性强n 反射率低反射率低n 与玻璃的附著性佳与玻璃的附著性佳n成份成份:依材料种类分外金属铬遮光层和黑色树依材料种类分外金属铬遮光层和黑色树脂遮光层脂遮光层BM型。型。n因为铬不符合环保要求，近年来，黑矩阵正从因为铬不符合环保要求，近年来，黑矩阵正从铬系转向树脂系铬系转向

43、树脂系BM。n树脂系树脂系BM是采用光刻胶中分散有替代颜料的是采用光刻胶中分散有替代颜料的炭黑等黑色成分的材料，采用与颜料光刻胶制炭黑等黑色成分的材料，采用与颜料光刻胶制作基本相同的制作工艺制成。作基本相同的制作工艺制成。55TFT-LCD设计及制作设计及制作n一般商用一般商用BM光学浓度值在光学浓度值在3.0以上，即要有高以上，即要有高的遮光率。的遮光率。n光学浓度光学浓度(Optical Density，OD)定义如下：定义如下：n OD = -log(I/I0)n I0：入射光强度：入射光强度n I ：透过光强度：透过光强度56TFT-LCD设计及制作设计及制作3、RGB层层n作用作用:

44、将背光之白光过滤为三原色，将背光之白光过滤为三原色， 配合配合TFT改变其比例而成多彩色改变其比例而成多彩色.nRGB 着色层厚度为着色层厚度为12mn要求要求:n（1）高透过率）高透过率n 一般一般TFT-LCD Module所使用的背光灯管所使用的背光灯管.其频谱会在短其频谱会在短/中中/长波长处出现三个明显的长波长处出现三个明显的Peak,根据这三个根据这三个Peak所对应之波长所对应之波长(此即所谓此即所谓特定波长特定波长)来订定来订定RGB三种颜色之透过率三种颜色之透过率.57TFT-LCD设计及制作设计及制作n（2）高色纯度）高色纯度n 以以CIE1931(x,y,z)为参考之色度

45、坐标为参考之色度坐标,分别分别量测出量测出R.G.B三颜色之三颜色之(X,Y)之色度值之色度值.根据根据NTSC(National Television System Committee),EBU(European Broadcast Union)所定义的所定义的RGB三颜色之三颜色之(X,Y)色度值色度值,以及以及CRT.TFT-LCD(Monitor)的的RGB三颜色之三颜色之(X,Y)一般色度值一般色度值.58TFT-LCD设计及制作设计及制作4、ITO层层n作用作用:讯号传输讯号传输n 要求要求:n1.低面阻抗低面阻抗:面阻抗比较低面阻抗比较低,电压电压 也较低也较低, 发热发热量也减

46、少量也减少,产品也越先进产品也越先进. n 2.高可见光透过率高可见光透过率.n 3.与底层保护膜的密着性与底层保护膜的密着性.nCF 用于用于TFT 时时ITO 膜厚度约为膜厚度约为150 nm ,面电面电阻为阻为100/ ,用于用于STN 时面电阻为时面电阻为5 / 。59TFT-LCD设计及制作设计及制作 反反 (半半 )射射 式式 CF GLASS 結結 構構 全全 反反 射射 式式 AL Glass 高高 全全 反反 射射 式式 AL Glass 半半 透透 過過 式式 AL Glass AL 8001500 SiO2 2000 Tio2(二 氧 化 鈦 ) 反 射 率 95% 反

47、射 率 6570% SiO2 AL 反 射 率 90% SiO2 2000 AL 8001500 AL+Sio2=2000 穿 透 率 3035% 60TFT-LCD设计及制作设计及制作液晶液晶PanelPanel的构造造：的构造造：MDMDTFDTFD（反射）（反射）PolarizerPolarizerRetardation FilmRetardation FilmData LineData Line Electrode ElectrodeTFD DeviceTFD DevicePixel ElectrodePixel ElectrodeLC layerLC layerAl Diffusin

48、g RefrectorAl Diffusing RefrectorGlass substrateGlass substratePolarizerPolarizerRetardation FilmRetardation FilmElectrodeElectrodeGlass substrateGlass substrateBacklight UnitBacklight UnitRGB color filtersRGB color filters61TFT-LCD设计及制作设计及制作CFCF的构成：的构成：MDMDTFDTFD（反射）（反射）Glass基板保護膜Black Mask：RGB3色重R

49、ed,Green,Blue CF層ITO電極凹凸（frost）反射板：Al62TFT-LCD设计及制作设计及制作液晶液晶PanelPanel的構造：透過型的構造：透過型TFDTFDPolarizerPolarizerData LineData Line Electrode ElectrodeTFD DeviceTFD DevicePixel ElectrodePixel ElectrodeLC layerLC layerGlass substrateGlass substratePolarizerPolarizerElectrodeElectrodeGlass substrateGlass s

50、ubstrateBacklight UnitBacklight UnitTFDTFD透過型透過型RGB color filtersRGB color filters63TFT-LCD设计及制作设计及制作Glass基板保護膜Cr：Black MaskRed,Green,Blue CF層ITO電極CFCF的构成：透的构成：透过过型型TFDTFD64TFT-LCD设计及制作设计及制作液晶液晶Panel的構造：的構造：Passive colorPolarizerPolarizerRetardation FilmRetardation FilmData Line Data Line ElectrodeE

51、lectrodePixel ElectrodePixel ElectrodeLC layerLC layerAl RefrectorAl RefrectorGlass substrateGlass substratePolarizerPolarizerRetardation FilmRetardation FilmElectrodeElectrodeGlass substrateGlass substrateBacklight UnitBacklight UnitRGB color filtersRGB color filtersFront Scattering FilmFront Scatt

52、ering Film65TFT-LCD设计及制作设计及制作CFCF的构成：的构成： PassivePassive反射反射colorcolorGlass基板保護膜Black Mask：樹脂BMRed,Green,Blue CF層ITO電極反射板：Al66TFT-LCD设计及制作设计及制作n彩色滤光片基本原理彩色滤光片基本原理n彩色滤光片基板构造彩色滤光片基板构造n彩色滤光片的材料及其特性彩色滤光片的材料及其特性n彩色滤光片制程彩色滤光片制程n彩色滤光片发展趋势彩色滤光片发展趋势67TFT-LCD设计及制作设计及制作彩色滤光片的材料及其特性彩色滤光片的材料及其特性n*彩色滤光片所使用的光阻剂墨汁彩

53、色滤光片所使用的光阻剂墨汁(Resist Ink)又称为彩色光阻剂又称为彩色光阻剂(Color Resist)，其基本组成，其基本组成是是颜料、分散剂、添加剂、接合树脂和反应性颜料、分散剂、添加剂、接合树脂和反应性稀释剂稀释剂等单体，包含光聚合启始剂和溶剂等物等单体，包含光聚合启始剂和溶剂等物质，作为红、绿、蓝三原色的着色材料。质，作为红、绿、蓝三原色的着色材料。n*彩色滤光片制造中所使用的耐热性有机颜料彩色滤光片制造中所使用的耐热性有机颜料和无机颜料。和无机颜料。68TFT-LCD设计及制作设计及制作69TFT-LCD设计及制作设计及制作n所使用的材料则是以颜料性化合物为主，其分所使用的材料

54、则是以颜料性化合物为主，其分子结构如下页图子结构如下页图n颜料构造有颜料构造有Azo系、系、Phthalocyanine系和各种混系和各种混合多环系，从不同的特性、产品的功能和制程合多环系，从不同的特性、产品的功能和制程等考虑而使用不同的混合物。等考虑而使用不同的混合物。n*一般所使用的颜料，有结晶形态，一般所使用的颜料，有结晶形态，23个结晶个结晶粒子的一次粒子形态，或其凝集体的二次粒子粒子的一次粒子形态，或其凝集体的二次粒子形态，通常要求条件是其平均粒径在形态，通常要求条件是其平均粒径在0.1m以以下。下。70TFT-LCD设计及制作设计及制作n*接合树脂材料是耐旋光性和透明性好的甲基接合

55、树脂材料是耐旋光性和透明性好的甲基压克力树脂，架桥性的单体的多官基压克力，压克力树脂，架桥性的单体的多官基压克力，而光聚合启始剂则是二甲苯系化合物。而光聚合启始剂则是二甲苯系化合物。n最初的颜料分散彩色光阻剂的性质，是透过率最初的颜料分散彩色光阻剂的性质，是透过率最低的、消偏性大的、流动性因时效而劣化等最低的、消偏性大的、流动性因时效而劣化等粒子分散系化合物特有的问题，其耐旋光性、粒子分散系化合物特有的问题，其耐旋光性、耐热性和色材安定性等都应评估并提出改善之耐热性和色材安定性等都应评估并提出改善之道。道。71TFT-LCD设计及制作设计及制作颜料化合物分子结构图颜料化合物分子结构图72TFT

56、-LCD设计及制作设计及制作n彩色滤光片的色特性取决于彩色光刻胶的物性，彩色滤光片的色特性取决于彩色光刻胶的物性，而彩色光刻胶的色特性则受颜料成份影响很大，而彩色光刻胶的色特性则受颜料成份影响很大，其它用于使颜料分散的成份则影响不大；颜料其它用于使颜料分散的成份则影响不大；颜料化合物的混合应从色再现性和透过率来考量且化合物的混合应从色再现性和透过率来考量且需满足：需满足：n1.RGB膜的光谱透过率的尖峰值，应与膜的光谱透过率的尖峰值，应与RGB等等色系数及背光源的亮度线吻合的。色系数及背光源的亮度线吻合的。n2.RGB膜的光谱透过率尖峰值的高度和宽度应膜的光谱透过率尖峰值的高度和宽度应决定其两

57、项要点。决定其两项要点。73TFT-LCD设计及制作设计及制作n*光谱透过尖峰值的位置取决于光谱透过尖峰值的位置取决于色相和光源的色相和光源的光谱值光谱值，若色相能决定的话，则最明亮及鲜明，若色相能决定的话，则最明亮及鲜明色的光谱透过率可求得理论值，在各色相上其色的光谱透过率可求得理论值，在各色相上其理想的光谱透过率是呈尖锐的矩形形状，光谱理想的光谱透过率是呈尖锐的矩形形状，光谱透过率呈尖锐地分布状态时，则从经验和理论透过率呈尖锐地分布状态时，则从经验和理论上均可得知颜料的化学结构和粒径大小。上均可得知颜料的化学结构和粒径大小。74TFT-LCD设计及制作设计及制作背光光源与彩色滤光片之分光特

58、性图75TFT-LCD设计及制作设计及制作n光的特性与颜料的化学结构和粒径大小有相当地关系，光的特性与颜料的化学结构和粒径大小有相当地关系，不同化学结构的颜料将放射出不同的波长的光源和色不同化学结构的颜料将放射出不同的波长的光源和色泽，颜料粒径的尺寸大的话，则因表面反射及光散射泽，颜料粒径的尺寸大的话，则因表面反射及光散射等影响，而无法得到尖锐分布的光谱透过率，因此等影响，而无法得到尖锐分布的光谱透过率，因此粒粒径变小的话将有利其光特性径变小的话将有利其光特性。n色彩色光刻胶的色彩色光刻胶的消偏性消偏性几乎是取决于色材膜中颜料的几乎是取决于色材膜中颜料的散乱面积，而散乱面积则是取决于颜料和结合

59、剂的折散乱面积，而散乱面积则是取决于颜料和结合剂的折射率比值，以及颜料本身粒径大小，在折射率比值小射率比值，以及颜料本身粒径大小，在折射率比值小的颜料粒径小的情况下，其散乱面积将减少而消偏性的颜料粒径小的情况下，其散乱面积将减少而消偏性有可能地提升，但事实上颜料之比表面积大的话，其有可能地提升，但事实上颜料之比表面积大的话，其消偏性将受到抑制而对比性有所提升。消偏性将受到抑制而对比性有所提升。76TFT-LCD设计及制作设计及制作n色再现性即是色度图中的三原色区域宽度，一色再现性即是色度图中的三原色区域宽度，一般个人计算机用的为般个人计算机用的为3540%，而监视器用的，而监视器用的为为506

60、5%，一般，一般CIE1931色度坐标规格比较图，色度坐标规格比较图，如下表如下表77TFT-LCD设计及制作设计及制作n彩色滤光片的遮光层的作用为光的遮敝功能，以防止彩色滤光片的遮光层的作用为光的遮敝功能，以防止入射光的泄漏而影响其色泽性，也就是其目的在于对入射光的泄漏而影响其色泽性，也就是其目的在于对比性提高和防止色纯度降低，而于着色画像素间形成比性提高和防止色纯度降低，而于着色画像素间形成一遮光层，而特性要求为高遮旋光性和高精密化。其一遮光层，而特性要求为高遮旋光性和高精密化。其功能要点如下：功能要点如下：n1.将开口部以外之部份的背光源的光予以遮敝，并进将开口部以外之部份的背光源的光予