彩色濾光變的機制

• 何謂彩色濾光片
• 彩色濾光片的基本結構
• 顯示器的色彩表現
• 彩色濾光片的製造程序

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。當光通過彩色濾光片之後，就會帶有色彩資訊。主要用於薄型電視、電腦與智慧型手機等，是FPD（平板顯示器）重現色彩的關鍵組成零件。也使用於液晶顯示器（LCD）或有機EL（OLED）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。

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，由於彩色濾光片高度精細化，不僅已到達幾乎不令人察覺的等級，還因條紋配列的製造成本較低，運作時的故障情況少等多項優點，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）顏色與光源的種類都不同，能夠重現的顏色多樣性也各有差異。可透過RGB呈現的顏色範圍，稱為「色域」。色域有各種規格，主要採用「sRGB」、「Adobe RGB」、「DCI」等。色域一般是在將光線色彩以平面座標顯示的「xy色度圖」上用三角型標示（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。

1. Apply the color resist onto a glass substrate (preliminarily processed with the black matrix).

2. Cover the glass with the photomask corresponding to the pattern of the color filter. Then, apply ultraviolet light to partially insolubilize the color resist.

3. After removing the mask, wash away the extra color resist with an alkali developing solution. Then, cure the color resist by post-bake treatment.

4. Repeat the above process (1)-(3) three times (the number of colors in a typical color filter). Finally, cover the color filter with an ITO layer.