彩色濾光變的機制

何謂彩色濾光片

彩色濾光片是產生圖片或影像「色彩」的濾光片。當光通過濾光片之後，就會帶有色彩資訊。彩色濾光片主要用於薄型電視，電腦與智慧型手機上，是在平板顯示器（FPD）重現色彩的關鍵組成零件。近年來彩色濾光片除了運用在液晶顯示器之外，也使用於電子紙與有機EL顯示器等各種平板應用裝置上。

彩色濾光片的基本結構

彩色濾光片是由薄玻璃基板與彩色光阻組成。玻璃基板上有紅（R），綠（G），藍（B）這3種色彩的彩色光阻所組成的圖案。除此之外，為了防止各個彩色光阻與相鄰的彩色光阻混色，還使用黑色矩陣(BM)將交界處切割成格子狀。黑色矩陣在黑場時也具有防止光線從畫面外漏的效果。

彩色濾光片的圖案主要有「條紋排列」與「馬賽克排列」這2種（上圖）。條紋排列是將同色的彩色光阻配置成縱列，將RGB排列成條紋狀，適合呈現線與圖型，文字等直線的圖像類型。另一方面，馬賽克排列則是將同色的彩色光阻配置成斜線，可藉由複雜的混色呈現細膩的色彩，因此適合呈現圖片。

一開始研發時，條紋排列在設計上有讓黑色矩陣的縱線變得顯眼等缺點。然而，近年來由於彩色濾光片高度精細化，黑色矩陣的縱線不僅變得不令人察覺，還因為條紋排列的製造成本較低，運作時的故障情況少等多項優點，使得現在製造的彩色濾光片幾乎都採用條紋配列。

顯示器的色彩表現

幾乎所有的顯示器（包含FPD）都利用「光的三原色」（加色混合）來呈現所有顏色。光的三原色是指紅（Red），綠（Green），藍（Blue）這3個顏色的光線（RGB），彩色濾光片（彩色光阻）的顏色也是由這3個顏色（再加上黑色）組成。例如，想要呈現黃色時採用RGB 1：1：0的組合，想要呈現品紅色（紅紫色）時就採用RGB 1：0：1的組合等等，只要調整3色光的組合與明亮度，即能呈現出無數的顏色。

不過，實際上各個產品的彩色濾光片（彩色光阻）的顏色與光源強度都有所差異，能夠重現的顏色多樣性也各有不同。能夠透過RGB呈現的顏色範圍，稱為「色域」。色域有各種規格，電腦相關產品主要採用「sRGB」「Adobe RGB」「NTSC」這3種規格。一般而言，色域是用三角型在「xy色度圖」上標示（右圖）。這個三角形稱為「色三角」，各個頂點代表該規格（「sRGB」「Adobe RGB」等）能夠呈現的RGB上限值。因此色三角的面積越大，將能呈現出越多種顏色。將這一點對應在顯示器上之後，就是產品對應的規格能夠畫出越大的三角形，越能呈現更鮮明的色彩。

彩色濾光片的製造程序

彩色濾光片有數種製造方法，但大多採用「光刻」方式將彩色光阻塗抹在玻璃基板，透過曝光與顯像固定。