液晶顯示器LCD(Liquid Crystal Display)挾其耗電量低、無輻射、全平面顯示及佔用空間小等等優勢，已逐漸有取代傳統CRT顯示器的趨勢。在全球筆記型電腦的出貨量迭創新高，再加上桌上型PC顯示器使用液晶螢幕也已漸漸被消費者接受的情況下，下一世紀幾乎已是液晶顯示器LCD(Liquid Crystal Display)的天下。

但LCD為一成本密集、技術密集之產業，要如何降低液晶顯示器面板(LCD)的生產成本以早日取代傳統的CRT監視器市場，已成為一個刻不容緩的問題。其中除了製程技術改進與良率之提昇外，最重要就是降低相關關鍵零組件成本，如驅動IC、彩色濾光板(Color Filter)、背光模組(Back Light)等，其中又以佔成本高的彩色濾光片(Color Filter)最受矚目。

彩色濾光片(Color Filter)簡介

彩色濾光片為液晶顯示器(LCD)彩色化的關鍵零組件，約佔TFT-LCD成本的13%(圖一)，並且透過彩色濾光片才能讓高灰階數(High Gray Scale)的黑白液晶顯示器到達全彩化(Full Color)，在LCD產業中彩色濾光片扮演相當重要的角色，吸引眾多廠商投入。(圖二)

《圖一　15吋TFT-LCD成本結構》

《圖二　全球彩色濾光片市場》

彩色濾光片製作

彩色濾光片之結構為玻璃基板(Glass Substrate)製作防反射之遮光層即為BM層(Black Matrix)，再依序製作上具有透光性紅、綠、藍(RGB)三原色之彩色濾光膜層(濾光層之形狀、尺寸、色澤配列，依不同用途之液晶顯示器而異)；然後在濾光層上塗佈(Coating)一層平滑之保護層(Over Coat)，最後濺鍍上(Sputter)透明導電膜(ITO)。

彩色濾光片主要組成

彩色濾光片之組成，包含作為載體的玻璃基板、黑色矩陣、彩色光阻、保護膜及ITO導電膜。

玻璃基板(Glass Substrate)

TFT-LCD用彩色濾光片使用之玻璃採用無鹼性、低膨脹玻璃，如此才可符合製作過程精度高，及尺寸安定性佳的需求高的要求，目前以Corning 1737最普遍。至於TN、STN單純型(Simple Matrix)用之玻璃基板則採用價格較便宜的鹼性玻璃及低鹼性玻璃。

黑色矩陣(Black Matrix)

黑色矩陣即BM層，也是遮光層，其主要目的為防止畫素間漏光，且增加色彩的對比性。目前所使用的材料可分為下列二種：

(1) 金屬薄膜：如氧化鉻膜(CrOx)

(2) 樹脂型：黑色光阻薄膜，以碳黑為主要材料。

目前以金屬鉻膜最普遍，因為線路蝕刻容易，且遮光效果良好。

彩色光阻(Color Photoresist)

彩色濾光層係以彩色光阻作為濾光磨層，其最主要有二大組成：

(1) 結合劑(Binder)：選擇具備高透明性及耐熱性的高分子型樹脂，其能提供整體配方成膜特性之材料，目前以壓克力樹脂為主流。

(2) 著色劑(Colorant)：著色劑可採用染料(Dye)或顏料(Pigment)，使透明之高分子樹脂具有顏色。一般需具備耐光，耐熱性佳，色彩飽和度高與穿透性好等特點，目前以顏料為主流。

保護膜(Over Coat)

主要的功能是保護彩色濾光膜層並增加表面之平滑性，為一層透明的高分子材料。一般使用之材料為環氧樹脂(Epoxy)系及壓克力系樹脂(Acrylic)等高分子材料。

ITO透明導電膜

彩色濾光片之ITO極與液晶Pattern電極構成正負極以趨動液晶分子之旋轉。透明電極因具備導電性與透光性，因此品質上要求其低電阻值及透光率。

彩色濾光片製造技術

彩色濾光片製程歷史中曾發展染色法、顏色分散法、電著法、乾膜法、印刷法以及蝕刻法等(表一)，但目前成品考慮其耐熱性、耐光性，製程PATTERN排列性等問題，仍以顏料分散法(Pigment Dispersed Method)為主流。

《表一　各種彩色濾光片製造方法比較》

廠商動態

目前全世界主要彩色濾光片生產廠商以日本廠為主：凸板印刷(Toppan Printing)最大，佔有將近50%外賣市場，其次為大日本印刷(Dai Nippon Printing)、東麗(Toray)、New STI等。

日本彩色濾光片的製造廠商一般可分成兩類：

「外賣式」

外賣式為專業彩色濾光片生產廠商，生產提供給各LCD廠所用，這類廠商涵蓋了印刷廠、塗料廠、造紙廠、石化廠等。

「內製式」

內製式即為LCD廠商自產自用為主，主要是為了降低LCD成本的考量下並掌握上游原料供應，包括有Sharp、Seiko-Epson、Casio、三洋鳥取電機、富士通等公司均有設立彩色濾光片之生產線。

至於彩色STN-LCD方面，因其應用市場相較於TFT-LCD來得小，且自從TFT-LCD價差下降後，彩色STN市場更是萎縮，不少日、韓廠皆已淡出市場，專注發展TFT-LCD。目前彩色STN-LCD所需的彩色濾光片也多由LCD廠商本身所生產，佔了STN彩色濾光片需求的75%。

市場狀況

2000年全球彩色濾光片之市場達38億美元，未來三年每年都將以20%的幅度成長。在看好台灣彩色濾光片之市場，世界大廠均將技術移轉與我國廠商，在台建立生產據點。凸版印刷(Toppan)移轉技術與展茂光電，STI與劍度合作；東麗(Toray)則將技術移轉與華新麗華集團；和鑫光電自日本IBM購得一條550*650mm之生產線外，又與大日本印刷(DNP)合作，進行技術移轉。

除了技術移轉國外之技術外，奇美電子也運用自有技術，投入彩色濾光片之生產。其他還有世界巔峰、南亞、勝華、昌益等廠商在進行STN-LCD用之彩色濾光片生產，宏東洋則是要生產中小尺寸TFT-LCD用之彩色濾光片(表二)。

《表二　我國彩色濾光片廠商發展現況》

結論

2001年全球TFT-LCD仍將處於供過於求的狀態，TFT-LCD面板廠之生產稼動情形將影響彩色濾光片之供需。2001年台灣之彩色濾光片廠將開始大量出貨，本土化產業已成形，但面對日本大廠之競爭，我國廠商應掌握面板廠商之製程、產品之變化趨勢，並善用本土化之優勢，方能在競爭激烈之液晶顯器產業中生存。

(本文作者任職於工研院經資中心)