彩色滤光片 (CF) 概述

彩色滤光片（Color），简称CF，是LCD实现彩色化的关键材料。

其原理是将BM、R/G/B、O/C通过颜料分散等工艺涂覆在玻璃基板上，使得通过的白光经过滤后变成红、蓝、绿三种基本颜料点阵，实现彩色显示。

CF显色原理

红、绿、蓝被称为光的三原色。利用这三种颜色可以混合出不同的颜色。

由于三种颜色各自具有256个亮度等级，所以三种颜色叠加可以形成1670万种颜色（俗称真彩色）。

颜色有三个特性：明度、色调和色度。

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。这三原色并不是物理学中真实存在的颜色，而是虚构的颜色。

彩色滤光片主要生产工序

彩色滤光片是液晶面板实现彩色显示的关键原材料，约占彩色液晶面板材料成本的25%。此外，彩色滤光片还可用于OLED等其他平板显示产品。彩色滤光片是由红、绿、蓝三种颜色组成的彩色滤光膜，有规律地制作在玻璃基板上，利用滤光的原理，产生红（R）、绿（G）、蓝（B）三种颜色。根据驱动IC的控制电压不同，三种颜色以不同的方式混合，产生各种颜色。

注：LCD所用的CF的组成部分主要有玻璃基板、黑矩阵（Black，简称BM）、颜色层（Color Layer，包含R（红）、绿（G）、蓝（B）三种颜色）、保护层（Over Coat，简称O/C）及ITO导电膜。

彩色滤光片是液晶面板实现彩色显示的关键原材料，必须与同等尺寸的液晶面板配合使用，因此彩色滤光片的技术发展与液晶面板的技术发展息息相关。

彩色滤光片最初的生产技术为染色法，后来陆续发展出电沉积法、印刷法、颜料分散法等生产技术，其中颜料分散法生产的CF精度较高，且耐光性、耐热性较好，已成为国际上生产彩色滤光片的主流方法。

彩色滤光片最早应用于CSTN-LCD面板，后来随着TFT-LCD面板的发展，才扩展到TFT-LCD面板。随着TFT-LCD面板生产线的升级，玻璃基板的尺寸越来越大，彩色滤光片生产线也随之升级。随着玻璃基板尺寸的增大，生产彩色滤光片的光刻胶涂布技术也由原来的旋涂技术发展到“旋涂+刮涂”和“刮涂”，从而保证大面积涂布均匀性的同时，提高了光刻胶的利用率，降低了生产成本。

目前彩色液晶面板包括CSTN-LCD和TFT-LCD两种类型，因此彩色滤光片也分为CSTN-LCD用CF和TFT-LCD用CF两种，两者生产工艺基本相同（所以业界通常简称为彩色滤光片），但在基板玻璃、ITO膜阻值、贴合精度等方面存在一定差异。

注：为了控制上下基板之间的距离，保证TFT-LCD的cell厚度精度，TFT-LCD一般采用CF增加制作间隙粒子（Photo，简称PS），间隙粒子一般为柱状，不会造成光的散射。

日本是最早生产CF的国家，目前是全球最大的CF供应国。CF生产的许多关键技术、重要生产设备、光刻胶等关键原材料目前仍主要掌握在日本少数几家厂商手中。随着2003年以来彩屏手机在全球的兴起和快速普及，液晶显示器、笔记本电脑、液晶电视等产品销量的快速增长，带动了CSTN-LCD和TFT-LCD彩色面板市场的快速扩大，生产液晶面板的关键原材料CF的产量也随之大幅增加。韩国、台湾、大陆等地纷纷抓住液晶产业发展的机遇，推动本土CF产业的快速发展。

彩色滤光片生产

彩色滤光片生产的核心工序是彩色滤光膜的制备。

从玻璃抛光的角度来说，接下来的工序就是在彩色滤光片上采用低温清漆。

ITO电极采用热溅射技术镀制，因此从某种意义上来说，彩色滤光片产品就是ITO导电玻璃。

技术的延伸，或者说彩色滤光片，进一步提高了ITO导电玻璃的技术含量。

目前，彩色滤光膜常用的制备方法主要有颜料分散法、染色法、印刷法和

方法有电沉积法等4种，近年来在日本还出现了喷墨打印法。

彩色滤光膜制备方法对比：

由于颜料分散法制备的CF精度高，且具有较好的耐光性和耐热性，目前已成为国际上制备彩色滤光膜的主流方法。

彩色滤光片的技术发展方向取决于下游液晶面板的应用需求。终端应用产品不断追求更轻薄化、更高品质的显示效果。与此相符的是，液晶面板也逐渐向高亮度、高对比度、高色彩饱和度、高分辨率发展。配合液晶面板的需求，未来CF生产技术将主要朝以下方向发展：

①高亮度。高亮度需要在CF上制作间隙粒子(Photo)以及开发高透过率的彩色光刻胶来实现。

②高对比度。高对比度需要开发高光密度（OD值）的树脂BM胶和制作更细线条的黑矩阵（BM）来实现高对比度。

③高色彩饱和度。高色彩饱和度要求开发高色彩饱和度（NTSC）彩色光刻胶。

④ 高分辨率。高分辨率要求将红(R)、绿(G)、蓝(B)子像素的线条做得更细。

⑤轻薄化。彩色滤光片所用的玻璃基板厚度要求越来越薄，厚度必须小于0.5mm。

CF 生产流程

所需原材料主要包括超薄浮法玻璃、靶材、光刻胶等，生产所消耗的能源主要为水和电。

主要核心技术

AlNd涂层技术

AlNd薄膜是生产反射式彩色滤光片的重要膜层，其质量直接影响彩色滤光片的性能，主要是膜层的表面质量和附着性能。我公司利用镀膜技术优势，开发了多项专用技术，如采用特殊的镀膜工艺，解决了AlNd薄膜镀膜过程中的变色问题；采用特殊的工艺控制，解决了膜层微小针孔问题；采用镀前处理工艺，解决了膜层附着力问题。AlNd镀膜的成功，拓宽了我公司彩色滤光片产品的应用范围，满足了客户日益多样化的需求。

各种光学薄膜技术

主要包括减反射膜和抗反射膜。

Mo、Ni、Ti等材料成膜技术

清洁技术

不同规格彩色滤光片产品前期基板的清洗工艺直接影响膜层品质，甚至造成批次报废。我司通过大量的实验，掌握了不同规格产品的清洗技术，制定了专门的清洗工艺，确保了产品的质量。

膜厚控制技术

在彩色滤光片中，各膜层厚度直接影响产品的色度。彩色滤光片生产中，各膜层都是逐层制作，各膜层的减膜率不同，所以控制各膜层的初始厚度非常重要。我公司根据产品实际生产情况，结合多年的经验，开发总结出自己的整套工艺技术，将膜厚误差控制在0.05微米以内，保证了产品的色度。

步进控制技术

彩色滤光片主要由红、绿、蓝三基色膜线组成，各层之间厚度偏差会造成混合后颜色偏差，我司通过大量的实验，形成了自己的一套工艺技术，将膜厚台阶误差控制在0.05微米以内，保证了产品质量。

线宽控制技术

彩色滤光片产品的线宽直接受到多道工序的影响，控制和稳定难度较大。

总间距控制技术

在彩色滤光片生产中，产品的总间距不断变化，其准确测量也很困难。

图形对位精度控制

图案对位是彩色滤光片生产的关键技术，微小的对位误差虽然难以察觉，但对液晶显示却可能造成影响。

光刻

在彩色滤光片的生产中，光刻工艺包括涂布、预烤、曝光、显影、后烤等一整套完整的生产步骤，彩色滤光片的整个生产过程需要4-5道光刻工序。

表面质量控制技术

彩色滤光片的主要缺陷是异物。