液晶显示器LCD(Liquid Crystal Display)挟其耗电量低、无辐射、全平面显示及占用空间小等等优势，已逐渐有取代传统CRT显示器的趋势。在全球笔记型电脑的出货量迭创新高，再加上桌上型PC显示器使用液晶萤幕也已渐渐被消费者接受的情况下，下一世纪几乎已是液晶显示器LCD(Liquid Crystal Display)的天下。

但LCD为一成本密集、技术密集之产业，要如何降低液晶显示器面板(LCD)的生产成本以早日取代传统的CRT监视器市场，已成为一个刻不容缓的问题。其中除了制程技术改进与良率之提升外，最重要就是降低相关关键零组件成本，如驱动IC、彩色滤光板(Color Filter)、背光模组(Back Light)等，其中又以占成本高的彩色滤光片(Color Filter)最受瞩目。

彩色滤光片(Color Filter)简介

彩色滤光片为液晶显示器(LCD)彩色化的关键零组件，约占TFT-LCD成本的13%(图一)，并且透过彩色滤光片才能让高灰阶数(High Gray Scale)的黑白液晶显示器到达全彩化(Full Color)，在LCD产业中彩色滤光片扮演相当重要的角色，吸引众多厂商投入。 (图二)

《图一 15吋TFT-LCD成本结构》

《图二 全球彩色滤光片市场》

彩色滤光片制作

彩色滤光片之结构为玻璃基板(Glass Substrate)制作防反射之遮光层即为BM层(Black Matrix)，再依序制作上具有透光性红、绿、蓝(RGB)三原色之彩色滤光膜层(滤光层之形状、尺寸、色泽配列，依不同用途之液晶显示器而异)；然后在滤光层上涂布(Coating)一层平滑之保护层(Over Coat)，最后溅镀上( Sputter)透明导电膜(ITO)。

彩色滤光片主要组成

彩色滤光片之组成，包含作为载体的玻璃基板、黑色矩阵、彩色光阻、保护膜及ITO导电膜。

玻璃基板(Glass Substrate)

TFT-LCD用彩色滤光片使用之玻璃采用无碱性、低膨胀玻璃，如此才可符合制作过程精度高，及尺寸安定性佳的需求高的要求，目前以Corning 1737最普遍。至于TN、STN单纯型(Simple Matrix)用之玻璃基板则采用价格较便宜的碱性玻璃及低碱性玻璃。

黑色矩阵(Black Matrix)

黑色矩阵即BM层，也是遮光层，其主要目的为防止画素间漏光，且增加色彩的对比性。目前所使用的材料可分为下列二种：

(1) 金属薄膜：如氧化铬膜(CrOx)

(2) 树脂型：黑色光阻薄膜，以碳黑为主要材料。

目前以金属铬膜最普遍，因为线路蚀刻容易，且遮光效果良好。

彩色光阻(Color Photoresist)

彩色滤光层系以彩色光阻作为滤光磨层，其最主要有二大组成：

(1) 结合剂(Binder)：选择具备高透明性及耐热性的高分子型树脂，其能提供整体配方成膜特性之材料，目前以压克力树脂为主流。

(2) 着色剂(Colorant)：着色剂可采用染料(Dye)或颜料(Pigment)，使透明之高分子树脂具有颜色。一般需具备耐光，耐热性佳，色彩饱和度高与穿透性好等特点，目前以颜料为主流。

保护膜(Overcoat)

主要的功能是保护彩色滤光膜层并增加表面之平滑性，为一层透明​​的高分子材料。一般使用之材料为环氧树脂(Epoxy)系及压克力系树脂(Acrylic)等高分子材料。

ITO透明导电膜

彩色滤光片之ITO极与液晶Pattern电极构成正负极以趋动液晶分子之旋转。透明电极因具备导电性与透光性，因此品质上要求其低电阻值及透光率。

彩色滤光片制造技术

彩色滤光片制程历史中曾发展染色法、颜色分散法、电著法、干膜法、印刷法以及蚀刻法等(表一)，但目前成品考虑其耐热性、耐光性，制程PATTERN排列性等问题，仍以颜料分散法(Pigment Dispersed Method)为主流。

《表一 各种彩色滤光片制造方法比较》

厂商动态

目前全世界主要彩色滤光片生产厂商以日本厂为主：凸板印刷(Toppan Printing)最大，占有将近50%外卖市场，其次为大日本印刷(Dai Nippon Printing)、东丽(Toray)、New STI等。

日本彩色滤光片的制造厂商一般可分成两类：

「外带式」

外卖式为专业彩色滤光片生产厂商，生产提供给各LCD厂所用，这类厂商涵盖了印刷厂、涂料厂、造纸厂、石化厂等。

「内制式」

内制式即为LCD厂商自产自用为主，主要是为了降低LCD成本的考量下并掌握上游原料供应，包括有Sharp、Seiko-Epson、Casio、三洋鸟取电机、富士通等公司均有设立彩色滤光片之生产线。

至于彩色STN-LCD方面，因其应用市场相较于TFT-LCD来得小，且自从TFT-LCD价差下降后，彩色STN市场更是萎缩，不少日、韩厂皆已淡出市场，专注发展TFT -LCD。目前彩色STN-LCD所需的彩色滤光片也多由LCD厂商本身所生产，占了STN彩色滤光片需求的75%。

市场状况

2000年全球彩色滤光片之市场达38亿美元，未来三年每年都将以20%的幅度成长。在看好台湾彩色滤光片之市场，世界大厂均将技术移转与我国厂商，在台建立生产据点。凸版印刷(Toppan)移转技术与展茂光电，STI与剑度合作；东丽(Toray)则将技术移转与华新丽华集团；和鑫光电自日本IBM购得一条550*650mm之生产线外，又与大日本印刷(DNP)合作，进行技术移转。

除了技术移转国外之技术外，奇美电子也运用自有技术，投入彩色滤光片之生产。其他还有世界巅峰、南亚、胜华、昌益等厂商在进行STN-LCD用之彩色滤光片生产，宏东洋则是要生产中小尺寸TFT-LCD用之彩色滤光片(表二)。

《表二 我国彩色滤光片厂商发展现况》

结论

2001年全球TFT-LCD仍将处于供过于求的状态，TFT-LCD面板厂之生产稼动情形将影响彩色滤光片之供需。 2001年台湾之彩色滤光片厂将开始大量出货，本土化产业已成形，但面对日本大厂之竞争，我国厂商应掌握面板厂商之制程、产品之变化趋势，并善用本土化之优势，方能在竞争激烈之液晶显器产业中生存。

(本文作者任职于工研院经资中心)