北京京東方顯示技術(shù)有限公司　龐華山　高雪松　盛大德　王　旭　王立夫

1.平板顯示技術(shù)（FPD）的劃分

根據(jù)技術(shù)特點劃分，平板顯示技術(shù)分為發(fā)射性和非發(fā)射性兩大類，發(fā)射性包括等離子顯示（PDP）、場發(fā)射顯示（FED）、有機發(fā)光二極管顯示（OLED）；非發(fā)射性是指液晶顯示（LCD）；其中最為成熟的是TFT-LCD 顯示技術(shù)。

圖1　平板顯示技術(shù)（FPD）的劃分

TFT-LCD廣泛應(yīng)用于顯示器、TV、手機、筆記本電腦等各種顯示終端設(shè)備上。本文講述的彩色濾光片（下文簡稱CF ,英文全稱Color fi lter）位于LCD顯示屏最前方玻璃上（如圖2所示），通過顯微鏡進行局部放大可以看到，它是由紅綠藍三色組成的規(guī)律分布的圖形，CF 是TFT-LCD面板能夠形成彩色圖像的關(guān)鍵零部件。CF作為液晶顯示器件的關(guān)鍵組件,其性能直接影響顯示器的對比度、亮度、視角乃至畫面質(zhì)量[1]。

圖2　

2.色彩的基礎(chǔ)知識

美國光學(xué)學(xué)會對顏色的定義：顏色是除了空間的和時間的不均勻性以外的光的一種特性，即光的輻射能刺激視網(wǎng)膜而引起觀察者通過視覺而獲得的景象；再看下我們國家國標對顏色的定義：顏色是光作用于人眼引起形象以外的視覺特性；根據(jù)這些定義，我們能夠看出顏色是一種物理刺激作用于人眼的視覺特性，而人的視覺特性是受大腦支配的，也是一種心理反映，因此呢，顏色是人對光的一種主觀感覺。

通常情況下人眼識別到畫面或物體的顏色，主要分兩種情形：

第一種反射：比如圖中太陽光照射到紅色汽車上，汽車表面反射后的光進入人眼，人眼識別顏色的細胞受到刺激后將反應(yīng)信號傳輸至大腦，經(jīng)過處理形成紅色感知；

第二種透射：光源入射到透明或半透明材料，透射過去的光，被人眼感知到，人眼識別顏色的細胞受到刺激后將反應(yīng)信號傳輸至大腦，經(jīng)過處理形成顏色（見圖2-2）；總的來說，不論反射還是透射，顏色的產(chǎn)生必須滿足光源、彩色物體、人眼和大腦四個條件；這四個條件成為顏色產(chǎn)生四要素；

3.彩色顯示原理

CF作為 TFT- LCD 的最重要組成部件，利用濾光的原理由紅、綠、藍三原色混合產(chǎn)生各 種各樣的色彩，實現(xiàn)液晶器件的彩色顯示，同時也對 TFT- LCD 的視角寬度、亮度、分辨率等性能起關(guān)鍵作用[2]。CF 在TFT-LCD結(jié)構(gòu)中的位置（見圖3）；它們依次主要有背光源、TFT側(cè)偏光片、TFT基板（含驅(qū)動IC及電路板）、液晶層及Color filter 、CF側(cè)偏光片；本文闡述的CF 位于LCD最前端的玻璃上，它是沒有進行切割的CF玻璃基板完成品。TFT- LCD 使用的彩色濾光片玻璃必須是價格昂貴的無堿玻璃，其成本占彩色濾光片成本的一半以上[3]。

圖3　

TFT和CF側(cè)各有一個偏光片，在此描述下偏光片的作用；人們常見的自然光在傳播過程中振動方向是朝各個方向振動的；偏光片是將自然光轉(zhuǎn)變?yōu)槠窆獾墓鈱W(xué)膜材；如圖4所示，自然光經(jīng)過光軸為垂直方向的偏光片A時，僅沿著垂直振動方向光透射出來，形成垂直偏振光；垂直偏振光經(jīng)過光軸為水平方向的偏光片B時就無法透過；經(jīng)過偏光片A后形成的垂直偏振光經(jīng)過液晶層后振動方向會發(fā)生改變，這樣振動方向與偏光片B光軸一致的光就會透出；液晶顯示技術(shù)就是利用液晶材料對偏振光的可控調(diào)節(jié)來實現(xiàn)光的透過的；這也是為什么LCD中TFT和CF基板的兩側(cè)使用偏光片的原因；

圖4　

4.彩色濾光片兩種成像模式介紹

液晶顯示是通過電信號控制液晶分子旋轉(zhuǎn)來實現(xiàn)，依據(jù)液晶分子的不同旋轉(zhuǎn)方式，人們定義了各種顯示模式。不同公司因?qū)＠夹g(shù)的差異，技術(shù)細節(jié)上各有差異，在此我們僅說明TN與ADS兩種模式；TN模式是最基礎(chǔ)、最常見的一種顯示模式，像素電極和公共電極分別在液晶盒的下基板和上基板上，通過垂直電場控制液晶分子在豎直方向旋轉(zhuǎn)以實現(xiàn)顯示，ADS 顯示模式像素結(jié)構(gòu)示意圖，圖中像素電極和公共電極既在同一玻璃基板上，而且還在同一平面上，依靠水平電場控制液晶分子的轉(zhuǎn)動，且像素電極采用透明電極ITO具有較高的透過率；

以上，通過對色彩的基礎(chǔ)知識、彩色顯示原理、彩色濾光片兩種成像模式介紹，重點闡述了顏色產(chǎn)生過程及人眼識別的原理以及彩膜在TFT LCD 中的作用及基本結(jié)構(gòu)，希望對生產(chǎn)研究過程有所幫助。

[1]李宏彥,楊久霞,呂艷英,陳軍,南永卓,吳桔生.TFT-LCD用彩色濾光片[J].現(xiàn)代顯示,2005(06):41-44.

[2]汪敏,凌安海,萬異,谷至華.TFT-LCD彩色濾光片技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀[J].現(xiàn)代顯示,2009(11):22-25.

[3]李宏彥,王大巍,李鄧根.LCD彩色濾光片技術(shù)發(fā)展[J].現(xiàn)代顯示,2005(09):4-8.