液晶知识扫盲系列彩色滤光片colorfilter
彩色滤光片介绍
3、液晶(Liquid Crystal)材料：
液晶是一種有機分子，不同結構的液晶會產生不
同的光電性質，因此其對應的光電驅動方式也有差別 ，目前大部分TFT-LCD廠商多採用線型低分子液晶。 液晶的光電特性可藉分子設計加以調整，廠商可 將其合成的液晶分子及調配的比例申請專利，不過在 考量面板廠商信心度時，現有液晶市場多為日本 Merck、Chisso等大廠所掌控。
1 foot
<0.3u
1、玻璃基板(Glass Substrate)：
玻璃廠又可稱為顯示器產業的晶圓廠，一個玻璃基板約 佔TFT-LCD製造成本之3%。目前TFT-LCD使用的玻璃種 類主要是無鹼鋁矽酸玻璃，廠商可在玻璃上依不同需求 進行相關製程，形成TFT-LCD基板、彩色濾光片等產品 。為了因應TFT-LCD面板輕薄平大的要求，玻璃基板在 平面起伏、表面粗度、密度、比重等品質有一定的標準 ，因此對於基板的耐熱度、化學、機械、電氣等性質均 有參數上的限定。
產品介紹
大型TFT-LCD彩色濾光片
•基板尺寸: 第3.5代 620mmx750mm
•製程方法: 顏料分散法
•標準產能: 4萬片基板/月
•技術來源: 日本STI Technology, Inc.
•應用產品: 12吋以上筆記型電腦或 監視器用TFT-LCD
黑色矩陣
偏光膜
玻璃基板
彩色濾光片
保護層 ITO導電膜
2、彩色濾光片(Color Filter)：
彩色濾光片是TFT-LCD面板彩色化的必要材料，約佔成 本20%。現階段彩色濾光片的主流製程為顏料分散法，主要 組成材料除玻璃母板外，還有黑色矩陣、彩色濾光膜層、保 護膜層、ITO導電膜等彩色濾光片在生產製程中，首先將黑色 矩陣蝕刻在玻璃母板上，形成防止彩色光阻混色的黑色遮光 框，其次重複RGB三道光阻的塗佈、曝光、顯影的流程，然 後鍍上加強表面平坦及防熱處理的保護膜，最後鍍上一層讓 玻璃透光又兼具導電特性(電阻值低)的ITO(氧化銦錫)膜，而 形成TFT-LCD面板的上玻璃。
液晶知识扫盲系列彩色滤光片colorfilter
液晶知识扫盲系列彩色滤光片c o l o r f i l t e rThe following text is amended on 12 November 2020.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blackmatrix(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。
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。
TFT-LCD设计及制作(13)-彩膜1
8
国际照明协会（CIE）不管对象是光源，还是 发射光或透射光，都将物体色（object color）： 定义为“物体本身所具有的颜色”）；将表面 色（surface color）：定义为“感觉光的漫反射 或发光表面所具有的颜色”；将开口色 （aperture color）：定义为“使人感觉空间的 纵深位置关系不明确的颜色”。
色彩混色原理可分为
TFT-LCD设计及制作
19
A：原色理论 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， 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。 B：混色理论 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 性混合。
其画像素大小为100μm*300μm 在30~50公分的距离内可看得到完全混色状态 微彩色滤光方式使用红、绿、蓝三原色的画像
素配列状态 在画像素配列的方式上有
线条纹配列(Stripe) 三角形配列(Triangle) 正方形配列(Square) 玛赛克配列(Mosaic)
TFT-LCD设计及制作
TFT-LCD设计及制作
R
G
B
R
B
R
G
B
G
B
R
G
R
G
B
R
B
R
G
B
G
B
RGGBRGB
R
G
B
R
G
B
R
33
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，
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
R
G
B
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
关于彩色滤光片(CF)你了解多少？
关于彩色滤光片（CF）你了解多少？彩色滤光片（CF）概述彩色滤光片（Color Filter）简称CF，是LCD实现彩色化的关键材料。
其原理是在玻璃基板上通过颜料分散等工艺涂布BM、R/G/B、以及O/C，从而使通过的白光过滤为红、蓝、绿三种基本色素点阵来实现彩色显示。
CF显色原理红、绿、蓝叫做色光的三原色，利用这三种色光可以混合出不同的色彩来因为三种颜色每一种都有256个亮度水平级，所以三种色彩叠加就能形成1670万种色彩了（俗称真彩）彩色有三种特性，明度（Value）、色调（Hue）、彩度（Chroma）假想色度坐标(X、Y、Z) ，归一化坐标(x、y、z) l X代表红原色,Y代表绿原色,Z代表蓝原色,这三个原色不是物理上的真实色，而是虚构的假想色彩色滤光片主要生产工艺彩色滤光片是LCD 面板实现彩色化显示的关键原材料，约占彩色LCD 面板材料成本的25%左右。
此外，彩色滤光片还可应用于OLED 等其他平板显示产品。
彩色滤光片是由红、绿、蓝三种颜色组成的滤色膜，有规律地制作在一块玻璃基板上，利用滤光的原理，产生红（R）、绿（G）、蓝（B）三种颜色，根据驱动IC 控制电压的不同，三种颜色依不同种类混合产生各式各样的色彩。
注：LCD 用的CF 的组件主要包括玻璃基板、黑色矩阵（Black Matrix，简称BM）、彩色层（Color Layer，包括R（红）、绿（G）、蓝（B）三种颜色、保护层（Over Coat，简称O/C）及ITO 导电膜。
彩色滤光片是LCD 面板实现彩色化显示的关键原材料，必须与LCD 面板一对一同样大小搭配使用，因此彩色滤光片的技术发展与LCD 面板的技术发展息息相关。
彩色滤光片的初生产技术为染色法，后来又发展了电沉积法、印刷法、颜料分散法等生产技术，其中采用颜料分散法制作的CF 具有高精度及较佳的耐光性与耐热性，已成为国际上制作彩色滤光片的主流方法。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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，电着法，各方示特性比较如下图。