液晶知识扫盲系列4：彩色滤光片(color filter)

液晶知识扫盲系列4：彩色滤光片（color filter）

一，什么是color filter?

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。有红外滤光片，绿色，蓝色等。与UV滤光片，VD滤光片相比，凡是带色的滤光片之总称。如反差滤光片、分色用滤光片、LB滤光片等。

LCD上的color filter一般采用R(red 红)，G（green 绿），B(blue蓝) 彩色滤光片来控制色彩的显示。要了解他控制颜色的原理，先要了解TFT-color filter的结构及组成，才能明白它是如何可以在LCD上显示出我们需要的图像的。

二，color filter的结构

彩色滤光片基本结构是由玻璃基板（Glass Substrate），黑色矩阵（Black Matrix），彩色层（Color Layer），保护层（Over Coat），ITO导电膜组成。一般穿透式TFT用彩色光片结构如下图。

首先，如果我们使用高倍的放大镜观察color filter, 可以看到如下所示，是由每一个很少的RGB小点构成，我们把每一个绿色的，红色或蓝色的小点称之为sub-pixel. 每一个RGB的组合称之为pixel. 而旁边黑色的部分，我们就称之为black matrix(黑色矩阵)。为什么我们要使用RGB颜色？这是利用三基色混色原理，自然界中的任何颜色可由RGB三种色彩通过不同的比例混合而成。

Color filter 平面图

理解了它们能够显示任何我们想要的颜色之外，我们再看看他是如何显示的。如下图，是液晶面板的结构图。大致可以分为两部：（1）提供光源的Back light unit(背光源，详细介绍请参考上期介绍)。（2）液晶面板（液晶面板可以简单的看是color filter 和TFT中间夹着液晶而成）。

详细的结构剖面图如下

Color filter 剖面图

Panel 结构图

三，color filter的显示原理

我们顺着光的路线走，就能明白液晶的显示原理及color filter在LCD显示中的作用了。

首先，背光源发出我们要的特定色域的光（色坐标的知识后续再讲），光通过下偏光片，把光处理成统一方向的偏向光（与上偏光片偏向相差90度）。光透过ITO（Indium Tin Oxide 氧化铟锡，是一种用在LCD制程上的透明电极，主要利用其可以导电又能透光的特性），光透过下玻璃基板（用来固定TFT用，也就是TFT是生成在下玻璃基板上的），再透过TFT，TFT 是具有开关作用的，类似于每个小窗子。每个小窗子对应每个color filter的sub-pixel，这里TFT开关的作用，就是用来显示我们需要的图像的，根据电路控制，需要显示的，窗子打开，不需显示的，窗子关闭。光再通过液晶（重点理解，实际上窗子的打开与半闭，实际是控制液晶分子是否发生偏转）偏转传递的方式，光再透过ITO（上下两层ITO就是为了制控TFT 的并关用的）传到color filter并透过它，有光透过的地方，就显示该种颜色，光再透过上玻璃基板（同TFT的基板一样，上琉璃基板是用来固定color filter用的）。然后再透过上偏光片，光到达我们的眼睛。上偏光片的作用就是把已经偏转一次的光重新扭正过来。

光线透过color filter

关于上下偏光片光的显示原理，请参考下图。左边是有发生偏转的，所以光可以透射出来，右边由于没有发生偏转，所以不显示。

四，color filter的制程

Color filter 的制程一般可以分类为：颜料分散法，染色法，印刷法，电著法，各方示特性比较如下图。