LCD材料特性

彩色显示用的RGB著色图案（R、G、B）； 保护著色层的透明保护膜（O/C）； 驱动液晶的透明电极膜（ITO）
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第一部分： LCD PANEL A线用的主要材料基本特性
2、CF材料基本特性（3）
玻璃基板
CF基本结构之一
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第一部分： LCD PANEL A线用的主要材料基本特性
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课程名称
LCD PANEL材料基本特性
课时控制
1.5小时
编写人：钟平洪
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课程安排 第一部分：LCD PANEL A线用的主要材料基本特性 第二部分：LCD PANEL B线用的主要材料基本特性 第三部分：LCD PANEL C线用的主要材料基本特性
3.2负性胶
这种胶在曝光前对某些有机溶剂是可溶的，而曝光后发生光聚合反应 不溶于有机溶剂。使用这种胶光刻时，能得到与掩模版遮光图案完全
相反的图形。如日本新日铁化公司（NSC）的V259-BKIS光刻胶，日本
丸红公司的J366光刻胶。
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第一部分： LCD PANEL A线用的主要材料基本特性
第四部分：LCD PANEL 后工序用的主要材料基本特性
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第一部分： LCD PANEL A线用的主要材料基本特性
1、ITO导电玻璃 （1）
随着FPD的发展和进步，ITO透明导电薄膜是LCD PANEL制程中非常重 要的技术项目，其薄膜的物理特性将深深地影响到最终产品显示镜的画质 和其价位。ITO薄膜的主要功能在于它不仅仅是极佳的电极材料，而广泛
多、效率相对低但线条精度高。
测试周期要2个月左右，测试是由PANEL开发部的工程师负责的，工 艺部配合测试ITO酸刻情况。
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第一部分： LCD PANEL A线用的主要材料基本特性
3、光刻胶基本特性 （感光剂、增感剂、溶剂）（1）
要在ITO上制备出显示字符图案来，就要用到一种在ITO薄膜和半 导体工业中常用到的光刻工艺技术。电极光刻是一种图形复印和化学 腐蚀相结合的精密表面加工技术。在ITO玻璃表面涂上光刻胶并进行曝 光，然后利用光刻胶的保护作用，对ITO导电层进行选择性化学腐蚀， 从而在ITO导电玻璃上得到与MASK完全对应的图形。光刻是LCD制造过 程中的关键工艺之一。 光刻胶的性能与光刻胶的配比有关。 A.组成：普通的光刻胶一般是由载体线形酚醛树脂约25%、光敏剂约
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第一部分： LCD PANEL A线用的主要材料基本特性
2、CF材料基本特性（1）
LCD由黑白色显示转向彩色显示从而进入全彩色化时代的竞争局面，而 其中的彩色滤光片（ COLOR FILTER，简称CF）是彩色平板显示器（FPD）中 一项关键性的零部件，其成本约占整个PANEL的20-30%左右，经由CF的作用 方可将黑白LCD转化为全彩色的。 CF的大型化、低价格化和高性能化（高品 质画质、高解析度以及耐久性）成为CF制程一直被探讨的课题。 CF是利用现有技术—染色法、颜料分散法、印刷法、干膜法和电著法等 制程将红（R）、绿（G）、蓝（B）三原色分别地涂布于玻璃基板上。依其 着色剂（材）而分为染料和颜料，其中以颜料为主流；而染料（Dye）又可 分为染色法和染料分散法，颜料（Pigment）则分为颜料分散法和蚀刻法。
2、CF材料基本特性（4）
R、G、B的厚度一般是1.1um左右，而R、G、B之间的间隔约为10um 即BM的宽度，O/C的厚度一般是1.8-2.8um，它是耐久性及平滑性好的压克 力树脂（Acryl Resin）或环氧树脂（Epoxy Resin），若是10欧姆方阻的ITO 的则ITO膜厚一般是1800Å左右
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第一部分： LCD PANEL A线用的主要材料基本特性
2、CF材料基本特性（2） CF不仅影响着LCD的色特性，而且也大副地左右着LCD的对比度、 亮度、表面反射等显示性能。 CF结构的各部分的材料因TN、STN、 TFT方式的不同而有所变化， 主要构成有：
遮蔽光用的遮光层（BM）；
改变。
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第一部分： LCD PANEL A线用的主要材料基本特性
1、ITO导电玻璃（2）
ITO薄膜通常是用ITO靶材通过溅镀法制作而成的。以n型半导体氧化 铟为主成分而掺杂锡所成的ITO的传导电子密度增加为1020-1021 个/cm3而 比电阻值为10-4 Ω .cm，实际上一般的ITO膜中掺杂着5- 10wt%的氧化 锡。目前一般ITO的实用规格为TN型的LCD用：50、80、100、200Ω ╱□而 STN型的LCD用80、25、15、10Ω ╱□，而 C-STN（彩色）LCD用10Ω ╱□
以下。实际上应视其用途种类而有不同的规格值。ITO导电玻璃的电阻值
分类、表面电阻值表示及主要用途如下表所示。
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第一部分： LCD PANEL A线用的主要材料基本特性
1、ITO导电玻璃（3） 电阻 区分 高电阻 中电阻 低电阻 （I） （II）
表面电阻 （ Ω╱□ ） 200∽800
RGB的色特性取决于彩色油墨的物性，而彩色油墨的色特性则受颜料 成分的影响很大，其他用于颜料分散的成分则影响不大；颜料化合物的混 合应从色再现性和透过率来考虑且需满足： 1、RGB膜的分光透过率的尖峰值应与RGB等色系数及背光源的亮度线相 吻合的； 2、RGB的分光透过率尖峰的高度和宽度应决定； 光谱透过率尖峰的位置取决于色相和光源的光谱值； 色再现性即是CIE色度图中三原色区域的宽度（三角形的面积大小，而 NTSC影像三原色的三角形面积以100%为基率），一般个人电脑用的为3540%，而监视器用的为50-65% 。
是色纯度（或色饱和度）越高，一般是NTSC>EBU=CRT >TFT-LCD>C-STN LCD，因为TFT或者C-STN的三角形面积最小，所以它们用的CF的色纯度仍 需再提升。
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第一部分： LCD PANEL A线用的主要材料基本特性
2、CF材料基本特性（7）
COLOR FILTER遮光层（BLACK MATRIX，简称BM）的材料特性 彩色滤光膜的遮光层是用作为光的遮蔽功能，以防止入射光的泄漏而影响 其色泽性，也就是其目的在于使对比度提高和防止色纯度降低，而于着色画 像素间形成此一遮光层，而特性要求为高遮光性和高精密化，其功能的要点 如下： 1、将开口部（画像素）以外的部分的背光源的光予以遮蔽，并进而 提高LCD的对比度； 2、防止遮光层临近RGB次画像素的混色以及防止色纯度的降低； 3、防止因表示面背景光的投影效应而造成对比度的下降； 4、防止因光电流效应而影响薄膜电晶体信号传送动作的完整性； 基于此些因素而要求彩色滤光膜的BM能朝向高的遮光率。
3、光刻胶基本特性 （感光剂、增感剂、溶剂）（3）
3.3光刻胶性能的衡量指标 3.3.1 感光度：对于某固定光强的曝光机，光刻胶的感光度越高， 则曝光时间越短。 3.3.2 分辨率：分辨率是表征光刻精度的标志之一。它不仅与光刻 胶本身有关，还与光刻工艺条件和操作技术等因素有关。 3.3.3 抗蚀性：生产上要求光刻胶对酸、碱化学腐蚀液具有良好的 抗蚀能力，即经受得住较长时间的酸、碱化学腐蚀液的浸蚀。 实际上，光刻胶只是在针孔密度小、粘附性能良好的情况下， 才可能有较好的抗蚀能力。 3.3.4 粘附能力：表示光刻胶与衬底之间粘附的牢固程度，它直接影 响光刻后的精度。 3.3.5 针孔密度：单位面积的光刻胶膜上针孔数目称为光刻胶膜的针 孔密度。如果光刻胶膜上有针孔，经腐蚀之后将在ITO层相应 位置上形成针孔，它将直接影响光刻质量，所以，要求光刻胶 膜的针孔密度尽可能低。
5%、溶剂70%、极少量添加剂（如增粘剂）组成的。
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第一部分： LCD PANEL A线用的主要材料基本特性
3、光刻胶基本特性 （感光剂、增感剂、溶剂）（2）
B.分类 3.1正性胶 这种胶在曝光前对某些溶剂是不可溶的，而曝光后却变成了可溶的。 使用这种胶光刻时，能得到与掩模版遮光图案相同的图形。如日本 CLAIAN公司的AZ-210K光刻胶和苏州瑞红公司的RZJ-390
表
示
用
途
简单的数位或数字表 示 小型文字和简单图形 表示（320*64） 复杂文字和动态影像 表示（640*200） 高解析度文字、图形 和动态影像表示 （640*400）
30∽200 10∽30 10以下
时 钟 、 计 算 器 、 TOUCH-PANEL 等 LCD 家用品或家电产品用、 游戏机、量测仪器用 LCD
用于FPD，同时它也具有发热、热反射、电磁波防止和静电防止等各种不
同的用途。由于ITO薄膜具有很高的透明度和导电特性，液晶显示元件的 运用、发展也就由被动式矩阵驱动TN、STN液晶显示器推向主动式矩阵驱 动薄膜晶体管TFT液晶显示器，并更加发展至所谓新世代的显示器---有机 电致发光显示器（OLED），无论地如何发展而ITO薄膜的重要性并无任何
1.5×10-4 Ω .cm）、耐热性、耐酸碱性、图案加工性（蚀刻特性和微影技
术）、电化学稳定性、膜表面形状（晶粒形态、大小和粗度，粗度越小越好 ）、低成膜温度（＜200℃）、膜附着机械强度、膜厚极其硬度、膜的外观 （异物、污点、缺陷和伤痕，缺陷大小）、大面积（300-450mm2）和低成本 等。我们用的玻璃主要是TN型玻璃、STN型玻璃、TFT玻璃基板还没有开始运 用。他们之间的区别在于玻璃基板是否有研磨抛光。 目前这些ITO玻璃的供应商有韩国三星康宁公司、深圳伟光公司、深圳 莱宝公司、广州盛诺公司、安徽华益公司等。在我们公司这种材料的测试周 期一般1～4个月左右，测试是由工艺开发部的A线工程师负责测试的。
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第一部分： LCD PANEL A线用的主要材料基本特性
2、CF材料基本特性（6） CF高色纯度，以CIE1931（X，Y，Z）为参考的色度坐标，分别测出 R、G、B的（x，y） 色度值，根据NTSC、EBU所定义的RGB三颜色的（x， y） 色度值。
由RGB三个（x，y） 坐标点所构成的三角形面积越大，其所代表的
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第一部分： LCD PANEL A线用的主要材料基本特性
2、CF材料基本特性（5）
CF的明亮度提升的方法之方法有薄膜化（低颜料浓度）和光谱透过波长 区域的宽广化两种，而CF的彩度提升的方法有厚膜化（高颜料浓度）和光谱 透过波长区域的狭窄化。 一般TFT-LCD的MODULE所使用的背光灯，其频率会在短/中/长波长处出现 3个明显的PEAK，根据这三个PEAK所对应之波长（此所谓特定波长）来订定 RGB三种颜色之透过率，举例说明： CF色层 R G B 435nm 5%以下 5%以下 60-80% 545nm 5%以下 72-86% 5%以下 610nm 72-96% 25% 5%以下
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第一部分： LCD PANEL A线用的主要材料基本特性
2、CF材料基本特性（8）
光学浓度值---OD>3.0以上，其含义是入射光强度I0和透过光强度I 比值的对数值的倒数，即OD= -log（I/ I0）、低的反射率（除玻璃表面 反射以外）和微细图案特性等方向考虑，而一般遮光层（一般宽度约为 10um，若是金属膜的话，则膜厚为1000-1500Å）所使用的材料是金属铬 （反射率小，玻璃基板密着性优和高的OD薄膜）。 对于C-STN方面来说，TRULY的CF ITO玻璃现用供应商有日本的光村 公司、深圳莱宝公司、深圳伟光公司。光村公司是采用印刷法做的CF， 生产效率高、色彩鲜艳；而莱宝、伟光公司则是采用蚀刻法做CF、MASK
MOBILE PHONE用 等 PDP 、 EL 、 LCD 以 及 COLOE-FILTER 之电极材料
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第一部分： LCD PANEL A线用的主要材料基本特性
1、ITO导电玻璃（4）
一般ITO透明导电膜（折射率约为1.9）的品质特性需求有低表面电阻（ ＜10 Ω /□）、高的透过率（80-92%/550nm光波）、低比电阻值（＜