滤光片是什么做的(一文看懂显示关键材料之彩色滤光片(Color Filter))

Posted 2023-06-01

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滤光片是什么做的(一文看懂显示关键材料之彩色滤光片(Color Filter))

液晶显示器的背光源发出的白光，而想要获得彩色显示，必须依靠显示关键材料-彩色滤光片。

图片来源：网络公开资料

什么是彩色滤光片？

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。

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彩色滤光片的结构

彩色滤光片的结构含玻璃基板、黑色矩阵、彩色层、保护膜及ITO导电膜，且不同类型的Color Filter结构亦稍有不同。

透过型Color Filter结构

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反射型Color Filter结构

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Color Filter结构及特性说明

资料来源：CNKI

在彩色滤光片的成本构成方面，玻璃基板及光阻材料占据着成本的大部分，占比分别为40%和27%，黑色矩阵材料的占比亦较高，达到了19%。

彩色滤光片成本构成

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彩色滤光片显示原理

Color Filter的R、G、B三基色按一定图案排列，并与TFT基板上的TFT子像素一一对应，背光源发出的白光、经滤光膜后变成相应的R、G、B色光。通过TFT阵列课题调节加在各个子像素的电压值，从而改变各色光的透射强度，不同强度的RGB色光混合在一起，就实现了彩色显示。

RGB混色及互补色

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根据显示器的用途及视讯电极的不同，RGB三色素的排列方式亦会有所差别，主要有马赛克式、直条式、三角形式、四画素等。

RGB三色素排列形式

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彩色滤光片生产工艺及制造方法

Color Filter的工艺过程是在透明玻璃基板上制作防反射的遮光层-黑色矩阵 (Black matrix)，再依序制作具有透光性红、绿、蓝三原色的彩色滤光膜层，然后在滤光层上涂布一层平滑的保护层(Over Coat)，最后溅镀上透明的ITO导电膜。

彩色滤光片制造工艺流程

图片来源：东旭光电官网

彩色滤光片制作的核心工艺是彩色滤色膜的制备，目前，彩色滤色膜较常用的制备方法主要有颜料分散法、染色法、印刷法和电沉积法等四种，近年来在日本出现了喷墨印刷法。

彩色滤色膜主要制造方法对比

资料来源：CNKI

Color Filter制造过程中的主要核心技术包括AlNd 镀膜技术、多种光学膜技术、材料成膜技术、清洗技术等。

Color Filter制造核心技术

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彩色滤光片的技术发展方向取决于下游LCD面板应用需求。终端应用产品不断追求更轻、更薄、高画质显示，因此，彩色滤光片逐步向高亮度、高对比度、高色彩饱和度、高分辨率方向发展。

Color Filter发展趋势

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彩色滤光片市场

显示行业内的液晶面板厂家，一部分采用自制的彩色滤光片，如Samsung Dislay自制比率为75%，而奇美和LG Display的自制率则高达90%以上。我国BOE和天马微电子也有自己的彩色滤光片厂，不过自制比例不如韩国和台湾，大约70%左右需要进口，而主要的进口来源为日本的凸版印刷、大日本油墨（DNP）、东丽公司（TORAY）三巨头。而在三大公司占据着全球彩色滤光片76%的市场份额。

彩色滤光片国内外知名企业

日本凸版印刷株式会社

简要介绍：凸版印刷株式会社成立于1900年，是当今信息和通信行业的一流公司。凸版印刷株式会社总部位于日本东京，是一个拥有11500名员工的大型国际性公司。

主营业务：包装、安全、电子、数字成像、和光导发光产品。

公司官网：http://www.toppan.co.jp/

大日本印刷公司

简要介绍：大日本印刷公司成立于1876年，发展至今历经了100多年。1881年，大日本印刷引进日文的活字铸造机铸模，开创了铅版印刷日文的先河; 1946年被指定为日本大藏省管理工厂的一百日元券印刷企业，同年建立中央研发中心;1951年绿色印刷，研究开发了包装领域的木纹化妆纸印刷技术，开始建材印刷。

主营业务：世界最大的光掩膜、彩色滤光片的制造商。

公司官网：http://www.dnp.co.jp/

日本东丽株式会社

简要介绍：东丽（TORAY）株式会社成立于1926年，总部位于日本东京。东丽集团是世界著名的以有机合成、高分子化学、生物化学为核心技术的高科技跨国企业，在全球19个国家和地区拥有200家附属和相关企业，年销售额超过120亿美元。拥有雇员35000名。

主营业务：光学薄膜、等离子显示板粘贴剂、中小型液晶色彩过滤器、电路材料、半导体材料以及信息技术设备。

公司官网：http://www.toray.com/

奇美实业股份有限公司

简要介绍：奇美电子以推动全球液晶电视、液晶显示器普及化为目标，立志成为受信赖与尊敬的世界级显示科技产品制造服务公司。生产基地主要位于台湾南部科学工业园区内，现有3.5代厂、4代厂、5.5代厂、7.5代厂各一座及两座5代厂。

主营业务：包括玻璃、背光板、偏光膜、灯管、驱动IC等重要上游材料。

公司官网：http://www.chimeicorp.com/

三星SDI

简要介绍：三星SDI(中国)是指中国三星的显像管生产部门，由于显示技术液晶化，目前转行生产锂电池包(battery pack)，主要应用于笔记本等移动设备。中国三星SDI分别在天津、上海、深圳、东莞建立了4个生产工厂。是目前世界上最大的显像管生产基地。

主营业务：小型锂离子电池、汽车电池、锂离子储能系统、半导体、显示器等电子产品

公司官网：http://www.samsungsdi.com.cn/

东旭光电

简要介绍：东旭光电科技股份有限公司（证券代码：东旭光电 000413）成立于1992年，1996年在深圳证券交易所挂牌上市，是中国本土最大、世界排名第四的液晶玻璃基板生产商，也是全球领先的光电显示材料供应商。

主营业务：液晶玻璃基板、盖板玻璃、偏光片、彩色滤光片、蓝宝石等光电显示材料、石墨烯、新能源汽车等。

公司官网：http://dongxuguangdian.com.cn/

莱宝高科技股份有限公司

简要介绍：公司是国内首家自主掌握STN型ITO导电玻璃生产技术和彩色滤光片核心技术的企业，亦是国内全面自主掌握平板显示行业关键性通用技术-镀膜技术和光刻技术的厂商。公司的现有产品ITO导电玻璃和彩色滤光片(CF)为LCD的原材料，产品在中小面板LCD产业链中处于上游,利润也为上游材料最高。

主营业务：生产经营彩色滤光片、触摸屏、镀膜导电玻璃及真空镀膜产品、液晶显示器件及电子产品。

公司官网：http://www.laibao.com.cn/

中电彩虹集团

简要介绍：彩虹集团公司于1979年开始建设，1982年通过国家验收。公司现有全资子公司、控股公司及合资公司共20多家，有员工2. 2万人，总资产83.7亿元，综合经济实力在全国电子信息百强企业排名中名列前茅。

主营业务：液晶玻璃基板、玻璃制品及原材料、光伏产品、组件及原材料、电子产品及原材料、金属材料、通用零部件、化工产品（危险化学品除外）、橡胶、塑料制品、机电设备（除特种设备）等。

公司官网：http://www.ch.com.cn/