液晶知识扫盲系列4：彩色滤光片(color filter)
浅谈彩色滤光片的生产制造
浅谈彩色滤光片的生产制造摘要：液晶显示器（Liquid Crystal Display）作为当今社会主流显示之一，广泛应用于我们的生活中，常用于计算机的屏幕显示以及电视机的屏幕显示。
它具有体积较小、辐射低、能耗低等特点。
彩色滤光片（Color Filter）是液晶显示器不可缺少的一部分，它是液晶显示屏颜色产生的重要部件。
本文就彩色滤光片的基本构造与生产制造流程以及生产所需要的设备进行简单的阐述。
关键词:液晶显示器；彩色滤光片的结构；制造流程；生产设备；1.彩色滤光片的简介彩色滤光片（Color Filter）的原理是在玻璃基板上制作出许多由红色、绿色和蓝色组成的画素矩阵，每一个红色、绿色和蓝色的画素对应一个液晶显示器上面的像素，当背光源产生的白光通过这些画素后就会产生红色、绿色和蓝色的光，从而构成了三原色光，通过三原色光的加法混色从而达到显示的效果。
图1 彩色滤光片彩色滤光片的结构：首先在一张素玻璃基板上制作出一层黑色的矩形矩阵用来遮光即BM（Black Matrix）层，在依照既定的顺序在玻璃基板上涂上一层具有透光性的红、绿、蓝（R ・ G ・ B）三原色的彩色滤光层（Color Resist），然后在RGB上面镀上一层ITO即透明的金属导电膜，最后制作一层支撑层Photo Spacer （PS），根据产品的生产设计需求有时会加入Liquid Crystal 配向用的突起（VA材）以及保护层Over Coat （OC材）。
图2 彩色滤光片结构图下面介绍彩色滤光片每一层的作用：BM 层：BM是一层黑色的矩形矩阵，它的作用是将RGB 三种颜色的画素完全围住、使显示的图像更加清晰、提高色彩的对比度。
同时用来遮蔽Array 基板上液晶的驱动电极产生的光，防止绿、红、蓝三原色混色。
RGB层：通过光的三原色（RGB）加法混色原理显示颜色， RGB的光量是通过Liquid Crystal （Shutter的作用）来进行调整从而实现Color化。
Color_Filter_基础培训资料
Color_Filter_基础培训资料Color_Filter 基础培训资料一、什么是 Color_FilterColor_Filter，中文名为彩色滤光片，是一种能够选择性地透过特定颜色光的光学元件。
它在显示技术、光学成像、照明等领域有着广泛的应用。
简单来说，Color_Filter 就像是一个“颜色筛选器”，它可以让某些颜色的光通过，而阻挡其他颜色的光。
比如在液晶显示器（LCD）中，Color_Filter 与液晶层和背光源共同作用，使得我们能够看到丰富多彩的图像。
二、Color_Filter 的工作原理Color_Filter 的工作原理基于光的吸收和透过特性。
它通常由一系列的彩色像素组成，每个像素对应一种特定的颜色，如红色、绿色和蓝色（RGB），或者青色、品红色、黄色和黑色（CMYK）。
这些彩色像素是通过在透明基板上沉积或印刷特定的染料或颜料来实现的。
这些染料或颜料能够吸收特定波长的光，从而只允许特定颜色的光透过。
例如，红色像素的染料会吸收除了红色以外的其他颜色光，只让红色光通过。
当光线照射到Color_Filter 上时，与彩色像素颜色匹配的光会透过，而其他颜色的光则被吸收或反射。
这样，通过组合不同颜色的透过光，我们就可以得到各种颜色的效果。
三、Color_Filter 的类型1、染料型 Color_Filter染料型 Color_Filter 是通过将染料溶解在聚合物中，并涂覆在基板上制成的。
这种类型的Color_Filter 具有成本低、制作工艺简单的优点，但它的耐热性和耐光性相对较差，容易发生颜色漂移。
2、颜料型 Color_Filter颜料型 Color_Filter 是将颜料分散在聚合物中制成的。
与染料型相比，颜料型 Color_Filter 具有更好的耐热性、耐光性和化学稳定性，但制作工艺相对复杂，成本也较高。
3、电致变色型 Color_Filter电致变色型 Color_Filter 是一种可以通过外加电场来改变颜色的滤光片。
【名词解释】彩色滤光片(color filter)
现行的液晶面板大部分都是利用彩色滤光片实现彩色显示的。
与经纱和纬纱为不同颜色的纺织品一样，通过排列很小的点和线，按照加法混色的原理来进行彩色显示。
彩色滤光片大都是由R（红）、G（绿）、B（蓝）3色子像素构成1个像素，3种颜色混合后变成白色。
从远处看，看到的是混合后的颜色，而像素扩大后，则可以看到很小的色点(网点)。
此外，依次驱动RGB三色光源的场序方式也已经实现了实用化。
RGB子像素的排列方法包括“条状排列”、“对角形排列”以及“三角形排列”等。
条状排列是指将RGB子像素按竖条状排列。
该方法已经用于大尺寸彩色液晶面板，以及多用来显示线条、图形和文字的个人电脑显示器等高清晰显示器用途。
对角形排列是指将RGB子像素的同一颜色按对角线方向斜向排列。
如果第一列为RGBRGB，则第二列为BRGBRG。
这种排列的特点是，可比条状排列获得更加自然的图像。
三角形排列是指将RGB三色按三角形排列。
各点按场域错开半个间距。
纵、横、斜方向均有RGB，可获得自然的图像显示。
该方式被用于取景器等。
采用三角形排列的0.44英寸多晶硅TFT液晶面板等目前已经上市。
要想使液晶面板实现彩色显示，彩色滤光片是重要的部件之一。
因为彩色滤光片决定了显示器的彩色显示质量和亮度。
因此，分光透射率和色调等色彩显示性能非常重要。
同时还要求具有耐热性、耐光性、耐药品性、尺寸稳定性和平滑性等多种特性，以及低成本。
在反射型液晶面板中，入射光两次通过彩色滤光片，因此透射率是非常重要的指标。
而在半透过型液晶面板中，为了使利用外光反射时和利用背照灯的透射光反射时一样，即使在一个像素中也要改变滤光片的形状和膜厚。
彩色滤光片的构成如下：在透明的玻璃基板上，除RGB三原色外，还有遮光用黑色矩阵、保护膜以及通用透明电极（ITO）等。
彩色滤光片分染料类(染色、分散染料、印刷)和颜料类(颜料分散、电镀、印刷、转印、蒸镀)。
以前曾使用色彩鲜艳的染料类彩色滤光片，不过最近多使用耐热性较高的颜料类彩色滤光片。
液晶材料与技术——LCD工艺技术讨论—彩膜
膜厚
0.3～0.7 mm
1.35 μm 1.75 μm 1.00 μm 0.14 μm 3～4 μm 0.03 μm
液晶材料与技术
液晶材料与技术——LCD工艺技术讨 论—彩膜
二、彩色滤光片的特性要求:
1. 分光特性 2. 对比 3. 均一性 4. 平坦度 5. 无缺陷 6. 尺寸精确度
1. 耐热性 2. 耐化性
液晶材料与技术
R
G
B
R
B
R
G
B
G
B
R
G
R
G
B
R
B
R
G
B
G
B
R
G
G
B
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G
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R
G
B
R
G
B
R
液晶材料与技术——LCD工艺技术讨 论—彩膜
三角形排列：横向也是 按R、G、B顺序周期排 列，但行之间错开半个 基色单元位置，如同砌 砖墙。这种排列结构复 杂，但显示颜色逼真， 分辨率也高，所以彩色 质量高，
R
液晶材料与技术——LCD工艺技术讨 论—彩膜
n 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 性产品。
液晶材料与技术
液晶材料与技术——LCD工艺技术讨 论—彩膜
色再現性
n 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 定的
所需三原色的彩色滤光片 n 因有杂色相混的问题，不同颜色的着色层间加设一道
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
液晶材料与技术
液晶材料与技术——LCD工艺技术讨 论—彩膜
TFT—LCD彩色滤光片大屏拼接技术
TFT—LCD彩色滤光片大屏拼接技术LCD液晶显示屏具有高分辨率、厚度薄、重量轻、低能耗、长寿命、无辐射的优点。
随着窄边框LCD液晶显示屏的出现，使LCD液晶显示屏的无缝拼接成为可能。
彩色滤光片（Color filter）是一种表现颜色的光学滤光片，它可以精确选择欲通过的小范围波段光波，而反射掉其他不希望通过的波段。
它是TFT-LCD面板中形成彩色化必不可少的部件。
另外，还需透过彩色滤光片的红（R）、绿（G）、蓝（B）三种彩色层提供色相，形成彩色显示画面。
作为新型平板显示器（TV）的核心组件，伴随用户需求的不断提高，液晶产品的尺寸越来越大，大尺寸显示屏画面更加清晰细腻，液晶大屏幕拼接技术相继出现，更大程度满足了用户的个性化需求。
本技术改善了接近式曝光机因掩模板的绕曲度问题无法对应大尺寸产品，彩色滤光片厂商不得不采购价格昂贵的扫描式曝光机的传说。
它采用多Shot拼接曝光，完成大于MASK尺寸的彩色滤光片，是拼接曝光工艺的成功实例。
解决了低成本接近式曝光机不能使用大尺寸光罩Mask制作大尺寸彩色滤光片的瓶颈，这样大大地降低了设备采购成本。
标签：拼接技术；TFT-LCD；接近式曝光机；CF（彩色滤光片）成本；曝光工艺绪论用一张小于Panel尺寸的MASK，经过多次拼接曝光完成一个大尺寸的Panel。
目前多家TTF-LCD制作工厂，为了降低设备构入成本，都采用接近式曝光机，此类曝光机无法对应大尺寸MASK光罩，掩模板重量的绕曲度问题，只能采用小尺寸MASK，一Shot曝光无法对应一个完整的Panel，它必须采用多Shot拼接曝光，完成大于MASK尺寸的Panel的彩色滤光片，即称之是拼接曝光工艺。
目前此设计方案、制作工艺技术被TFT-LCD厂家开发出来并得到一定范围的应用。
1 设计原理彩色滤光片（Colour Filter）的结构包含玻璃基板、黑色矩阵、彩色层、ITO 导电膜层、PS层。
按照制作工艺流程先后，在设计时，首先在第一层BM黑色矩阵（Black matrix），设计上后面各层曝光对位管控精度Mark，Red、Green、Blue、PS等各层曝光时，以此Mark中心为基准，进行对位。
彩色滤光片简介
彩色濾光片簡介彩色化之關鍵零組件彩色濾光片（Color filter）為液晶平面顯示器（Liquid Crystal Display）彩色化之關鍵零組件。
液晶平面顯示器為非主動發光之元件，其色彩之顯示必需透過內部的背光模組（穿透型LCD）或外部的環境入射光（反射型或半穿透型LCD）提供光源，再搭配驅動IC（Drive IC）與液晶（Liquid Crystal）控制形成灰階顯示（Gray Scale），而後透過彩色濾光片的R,G,B彩色層提供色相（Chromacity)，形成彩色顯示畫面。
基本結構彩色濾光片基本結構是由玻璃基板（Glass Substrate），黑色矩陣（Black Matrix），彩色層（Color Layer），保護層（Over Coat），ITO導電膜組成。
一般穿透式TFT用彩色光片結構如下圖。
圖一TFT彩色濾光片之結構顏料分散法彩色濾光片生產歷史中曾出現印刷法、染色法、染料分散法、電著法、乾膜法等等，但目前最主流的量產方式為顏料分散法（Pigment Dispersed Method），其中顏料分散型彩色光阻（Pigment Dispersed Color Resist，PDCR）為形成彩色層之原材料。
彩色濾光片之製造流程顏料分散法之彩色層形成類似半導體的黃光微影製程，首先將顏料分散型彩色光阻塗佈於已形成黑色矩陣的玻璃基板上，經軟烤（Pre-bake），曝光對準（Aligned），顯影（Developed），光阻剝離（Stripping），硬烤（Post-bake）重覆此流程三次形成R,G,B 之三色圖形（Pattern）。
顏料分散法之彩色濾光片之製造流程如下。
圖二顏料分散型彩色濾光片製造流程畫素設計排列Pattern圖形是由曝光對準製程中之光罩（Photo Mask）而來，一般皆是由面板廠（Panel）指定，提供設計圖樣。
Pattern上之紅、綠、藍（R,G,B）畫素（Pixel）排列方式並不一定，可為馬賽克式、直條式、三角形式、四畫素等方式排列，主要是依顯示器之用途及視訊電極（Pixel Electrode）之形狀和大小而定。
彩色滤光片外观Mura简介
彩色滤光片外观 Mura简介摘要：彩色滤光片（Color Filter）是LCD液晶显示器的重要部件之一，其生产过程中外观Mura管控是品质质量管控的重要环节。
本文针对彩色滤光片外观mura的形貌、产生原因分析及处理对策简单介绍，本文介绍只针对Macro设备（宏观检查机）内不同光源下肉眼观察外观不良，可以对显示行业或者半导体行业的外观品质管控提供参考借鉴。
关键词：彩色滤光片；外观MURA前言：彩色滤光片是LCD颜色产生的重要部件，通过光的三原色（RGB）加法混合原理显示颜色。
三原色叠加能形成1670万种色彩，色彩有三种特性：明亮、色度、彩度。
本文介绍的mura则对明亮度有很大的影响，外观mura指的是显示器亮度不均、造成各种痕迹的现象。
Mura的产生影响CF的品质及客户的满意度。
文章主要介绍四种外观不良：点状、线状、膜面污染及镀膜色差。
一、点状Mura下面简单介绍五类CF场内常见的点状mura。
一、Stage Pin MURA一般是设备机台上有异物导致，整面大板位置固定，常见设备是涂布机和曝光机，如果是连续发生和涂布机Stage关联较大，而曝光机Stage上异物产生点状MURA不良会呈奇偶分布，背白灯光下可见，绿灯下观察形态似山丘，随着光源移动光晕会呈现大小变化；设备平台上沾附异物灰尘或者清洁作业时带入或者异常基板流片是带入等。
二、Lift Pin MURA常见设备有VCD和HPCP，呈现片间差异性，上白灯和上钠灯光源下外观检查可见，呈圆点状有规律等间距排布，存在设备单元集中性，主要原因是光阻未固化前VCD真空和HP预烘烤对玻璃基板造成影响。
三、手指纹mura一般是显影机腔室内显影液滴落导致，分布无规律，macro外观上白、上钠、绿灯、手持荧光灯均可见发亮不规则状或者类似拇指按压状。
四、背污mura一般是基板在传输过程中与滚轮摩擦产生的不良。
常见设备有显影机和清洗机。
绿灯下可见发亮。
五、光阻残MURA 导致光阻残出现的设备比较多且不规则、位置也不固定。
目前最全的LCD专业术语
目前最全的LCD专业术语(中英文资料)<超全面+超长> Backlight:背光。
CCFL(CCFT) (Cold Cathode Fluorescent Light/Tube):冷阴极荧光灯。
Composite vide复合视频。
Component vide分量视频。
COB(Chip On Board):IC裸片通过邦定固定于印刷线路板上。
COF(Chip On Film):将IC封装于柔性线路板上。
COG(Chip On Glass):将IC封装于玻璃上。
CRT(Cathode Radial Tube):阴极射线管。
DPI(Dot Per Inch):点每英寸。
Duty:占空比，高出点亮的阀值电压的部分在一个周期中所占的比率。
DVI(Digital Visual Interface):（VGA）数字接口。
ECB(Electrically Controlled Birefringence):电控双折射。
EL(Electro luminescence):电致发光。
EL层由高分子量薄片构成FSTN(Formulated STN):薄膜补偿型STN,用于黑白显示。
HTN(High Twisted Nematic):高扭曲向列的显示类型。
IC(Integrate Circuit):集成电路。
Inverter:逆变器。
ITO(Indium-Tin Oxide):氧化铟锡。
LCD(Liquid Crystal Display):液晶显示器。
LCM(Liquid Crystal Module): 液晶模块。
LED(Light Emitting Diode):发光二极管。
LVDS(Low Voltage Differential Signaling):低压差分信号。
NTSC(National Television Systems Committee):NTSC制式,全国电视系统委员会制式OSD(On Screen Display):在屏上显示。
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液晶知识扫盲系列4：彩色滤光片（color filter）
一，什么是color filter?
彩色滤光片（Color filter）是一种表现颜色的光学滤光片，它可以精确选择欲通过的小范围波段光波，而反射掉其他不希望通过的波段。
彩色滤光片通常安装在光源的前方，使人眼可以接收到饱和的某个颜色光线。
有红外滤光片，绿色，蓝色等。
与UV滤光片，VD滤光片相比，凡是带色的滤光片之总称。
如反差滤光片、分色用滤光片、LB滤光片等。
LCD上的color filter一般采用R(red 红)，G（green 绿），B(blue蓝) 彩色滤光片来控制色彩的显示。
要了解他控制颜色的原理，先要了解TFT-color filter的结构及组成，才能明白它是如何可以在LCD上显示出我们需要的图像的。
二，color filter的结构
彩色滤光片基本结构是由玻璃基板（Glass Substrate），黑色矩阵（Black Matrix），彩色层（Color Layer），保护层（Over Coat），ITO导电膜组成。
一般穿透式TFT用彩色光片结构如下图。
首先，如果我们使用高倍的放大镜观察color filter, 可以看到如下所示，是由每一个很少的RGB小点构成，我们把每一个绿色的，红色或蓝色的小点称之为sub-pixel. 每一个RGB的组合称之为pixel. 而旁边黑色的部分，我们就称之为black matrix(黑色矩阵)。
为什么我们要使用RGB颜色？这是利用三基色混色原理，自然界中的任何颜色可由RGB三种色彩通过不同的比例混合而成。
Color filter 平面图
理解了它们能够显示任何我们想要的颜色之外，我们再看看他是如何显示的。
如下图，是液晶面板的结构图。
大致可以分为两部：（1）提供光源的Back light unit(背光源，详细介绍请参考上期介绍)。
（2）液晶面板（液晶面板可以简单的看是color filter 和TFT中间夹着液晶而成）。
详细的结构剖面图如下
Color filter 剖面图
Panel 结构图
三，color filter的显示原理
我们顺着光的路线走，就能明白液晶的显示原理及color filter在LCD显示中的作用了。
首先，背光源发出我们要的特定色域的光（色坐标的知识后续再讲），光通过下偏光片，把光处理成统一方向的偏向光（与上偏光片偏向相差90度）。
光透过ITO（Indium Tin Oxide 氧化铟锡，是一种用在LCD制程上的透明电极，主要利用其可以导电又能透光的特性），光透过下玻璃基板（用来固定TFT用，也就是TFT是生成在下玻璃基板上的），再透过TFT，TFT 是具有开关作用的，类似于每个小窗子。
每个小窗子对应每个color filter的sub-pixel，这里TFT开关的作用，就是用来显示我们需要的图像的，根据电路控制，需要显示的，窗子打开，不需显示的，窗子关闭。
光再通过液晶（重点理解，实际上窗子的打开与半闭，实际是控制液晶分子是否发生偏转）偏转传递的方式，光再透过ITO（上下两层ITO就是为了制控TFT 的并关用的）传到color filter并透过它，有光透过的地方，就显示该种颜色，光再透过上玻璃基板（同TFT的基板一样，上琉璃基板是用来固定color filter用的）。
然后再透过上偏光片，光到达我们的眼睛。
上偏光片的作用就是把已经偏转一次的光重新扭正过来。
光线透过color filter
关于上下偏光片光的显示原理，请参考下图。
左边是有发生偏转的，所以光可以透射出来，右边由于没有发生偏转，所以不显示。
四，color filter的制程
Color filter 的制程一般可以分类为：颜料分散法，染色法，印刷法，电著法，各方示特性比较如下图。