JP5806260B2 - Ｒｇｂカラー・フィルタ素子セットを備えるディスプレイ - Google Patents

Description

本発明は、いくつかのカラー・フィルタを備える電子式ディスプレイに関する。

近年、高解像度と高い画像品質の画像表示装置が必要とされるようになってきたため、そのような画像表示装置は、消費電力が少なくて、薄く、軽量で、広い角度から見えることが望ましい。このような要求を受け、薄膜能動素子（薄膜トランジスタ（TFTとも呼ばれる））がガラス基板の上に形成された後、表示素子（例えば光を発生させるための有機発光ダイオード層や、バックライトからの光を阻止する液晶層）がその上に形成される表示装置（ディスプレイ）が開発されている。

白色発光デバイスにカラー・フィルタを組み合わせたディスプレイでの1つの問題は、発光体とカラー・フィルタの組み合わせによって広い範囲の色を再現するための優れた色域を提供できねばならないことである。このようにして用いられるカラー・フィルタは、優れた分光特性を持つこと、すなわち所定の可視光領域で十分な透過率を持つとともに、可視スペクトルの他の領域で不必要な透過率は持たないことが必要とされる。

液晶ディスプレイ（LCD）のための優れたカラー・フィルタおよびカラー・フィルタの組み合わせを特定するためこれまでに多くの仕事がなされてきた。例えば『液晶ディスプレイ』、Ernst Leudner編、John Wiley & Sons社、2001年、28〜296ページ；『高性能顔料』、Hugh M. Smith、John Wiley & Sons社、264〜265ページ；Kudo他、Jpn. J. Appl. Phys.、第37巻、1998年、3594〜3603ページ；Kudo他、J. Photopolymer Sci. Tech.、第9巻、1996年、109〜120ページ；Sugiura、J. of the SID、第1巻(3)、1993年、341〜346ページ；Fu他、SPIE、第3560巻、116〜121ページ；Ueda他、アメリカ合衆国特許第6,770,405号；Machiguchi他、アメリカ合衆国特許第6,713,227号と第6,733,934号がある。

こうした改良にもかかわらず、ディスプレイの色の再現性は完全に妥協の産物に留まっている。例えばカラー・テレビの色域の規格は、Finkが『カラー・テレビの基準』（McGraw-Hill社、ニューヨーク、1955年）に記載していて、勧告ITU-R BT.709-5、「製造と国際的番組交換のためのHDTV規格のパラメータ値」にあるが、満たされたことがこれまでにほとんどない。以前のNTSC基準では、優れた赤の原色は1931 CIE x, y色度座標がx=0.67、y=0.33であるのに対し、優れた緑の原色はx=0.21、y=0.71であると記載されている。最近のHDTVの基準では、優れた青の原色は、座標がx=0.15、y=0.06であるオリジナルなPAL/SECAM青であると定義されている。市販されているテレビはこうした規格には合わず、妥協した色域を有する。Takizawaは、アメリカ合衆国特許出願公開2004/0105265において、xが0.65、yが0.33という大きな値を実現できる赤色フィルタを教示しているが、NTSC基準の赤の原色にはxが足りない。Yamashitaは、アメリカ合衆国特許第6,856,364号において、xが0.665、yが0.31〜0.35という値を実現できる赤色フィルタを教示している。これはTakizawaよりも改善されているが、NTSC基準の原色のx値に合致する赤、またはそれを超える赤の原色があれば、より純粋な赤色になろう。Yamashitaはさらに、xが0.13〜0.15でyがほんの0.08と小さな値にできる青色フィルタと、xが0.22〜0.34でyが0.56〜0.65の範囲が可能な緑色フィルタも教示している。どちらもそれぞれの望ましい原色のx、y値に足りない。しかし望ましい値が達成されたならば、それぞれより純粋な青色、緑色になろう。

さらに、一般に入手できる液晶ディスプレイではバックライト（例えば冷陰極蛍光（CCFL））が使用されていることがしばしばある。一般に入手できるCCFL光源の1つの特徴は、可視スペクトルのさまざまな波長からなる白色光を供給できる一方で、その光はスペクトル中のいくつかの狭い帯域においてしばしばより強くなっていることである。これらの帯域は、一般にスペクトルの赤、緑、青の領域に中心を有する。このような光源で必要なカラー・フィルタは、優れた色域を提供するのに特に狭い必要はない。例えば赤色フィルタは、スペクトルの緑色領域の一部に透過の“尾部”が入り込んでいてもよく（ただし、その尾部領域に主要な緑色発光ピークが含まれてはならない）、それでもそのような光源で優れた色が提供される。

有機発光ダイオード（OLED）はディスプレイのための別の光源となる。OLEDディスプレイは、単一の完全なディスプレイ光源を有するLCDとは異なり、所定のときに明るい必要がある画素でだけ光を発生させる。したがってOLEDデバイスは、通常の使用法では必要な電力が少ないディスプレイとなる。カラー・ディスプレイにおける広帯域発光OLEDデバイスが以前から非常に注目されていた。このようなディスプレイの各画素はカラー・フィルタ・アレイ（CFA）の一部としてのカラー・フィルタと組み合わされて画素化されたマルチカラー・ディスプレイを実現する。広帯域発光構造はすべての画素に共通であり、見る人が認識する最終的な色は、画素の対応するカラー・フィルタ素子によって決まる。したがってRGBデバイスのマルチカラーは、発光構造をパターニングすることなく製造できる。トップ-エミッション型白色CFAデバイスの一例が、アメリカ合衆国特許第6,392,340号に示されている。KidoらはScience、第267巻、1332ページ、1995年とApplied Physics Letters、第64巻、815ページ、1994年に、Littmanらはアメリカ合衆国特許第5,405,709号に、DeshpandeらはApplied Physics Letters、第75巻、888ページ、1999年に、白色光を発生させるOLEDデバイスを報告している。白色光を発生させるOLEDデバイスの別の例は、アメリカ合衆国特許第5,683,823号と日本国特開07-142,169に報告されている。

広帯域OLEDディスプレイの1つの特徴は、異なる波長で発光強度が幾分か異なる可能性があるが、一般にCCFL光源の強いピーク特性は持たないことである。したがって十分な色域を提供する共通のカラー・フィルタをCCFLディスプレイと組み合わせると、OLEDディスプレイではよい結果にならない可能性がある。スペクトルの緑色領域の一部に“尾部”を有する赤色フィルタに関する上記の例は、CCFL光源では十分な赤色の発光を提供できるが、OLEDディスプレイとともに用いるのにはまったく適していない。

したがって、広帯域OLEDデバイスと組み合わせて色の表現が改善されたディスプレイを提供できるカラー・フィルタを製造するという問題を解決することが1つの問題である。

したがって本発明の1つの目的は、改善された色の表現を提供するカラー・フィルタ・セットを有するディスプレイ、特に広帯域発光OLEDディスプレイを提供することである。改善された色の表現には、改善された色域と、それに関連する特性（例えば改善された1931 CIEx, y色度座標や改善されたスペクトル曲線の形状）が含まれる。

この目的は、光源とカラー・フィルタ・セットを備える電子式ディスプレイであって、そのカラー・フィルタ・セットが、
a．緑色フィルタ層を有する緑色フィルタ（ただし緑色フィルタ層には、600nm〜700nmの1つの波長に最大吸収率を有する第1の顔料と、400〜500nmの1つの波長に最大吸収率を有する第2の顔料が含まれていて、第1の顔料粒子の少なくとも90体積％が300nm未満の粒径であり、第2の顔料粒子の少なくとも90体積％が300nm未満の粒径であり、この緑色フィルタ層は、520nmの波長で透過率が60％以上であり、480nmの波長で透過率が10％以下であり、590nmの波長で透過率が10％以下である）と；
b．青色フィルタ層を有する青色フィルタと；
c．赤色フィルタ層を有する赤色フィルタを備えていて；
d．この電子式ディスプレイによって規定される色域の％NTSCx, y比が88％よりも大きい、電子式ディスプレイによって達成される。

本発明の1つの利点は、既存のディスプレイと比べて色と効率の組み合わせが改善されたカラー・ディスプレイを製造できることである。本発明によってより優れた色域を提供できるため、色の表現がよりよくなる。既存のカラー・フィルタではより厚いフィルタを用いるとよりよい色域を提供できるであろうが、本発明では効率の低下をより少なくして改善された色域を提供することができる。

本発明を利用した電子式ディスプレイで使用できる画素の配置を示す。 本発明を利用した電子式ディスプレイで使用できる画素の配置を示す。 本発明を利用した電子式ディスプレイで使用できる画素の配置を示す。 本発明を利用した電子式ディスプレイで使用できる画素の配置を示す。 本発明で使用できる電子式ディスプレイの一実施態様の断面図である。 本発明で使用できる電子式ディスプレイの別の一実施態様である。

デバイスの特徴的なサイズ（例えば層の厚さ）は1μm以下の範囲であることがしばしばあるため、図面は、サイズを正確にというよりは見やすくなるような縮尺にされている。

“電子式ディスプレイ”という用語は、ディスプレイの異なる領域の強度をさまざまな電子素子が制御しているディスプレイを意味する。そのような電子素子として、例えばパッシブ-マトリックス・ディスプレイではパネル外ドライバや一連の水平電極と垂直電極、アクティブ-マトリックス・ディスプレイでは薄膜トランジスタ（TFT）が挙げられる。このようなディスプレイには、液晶ディスプレイ（LCD）や有機発光ダイオード（OLED）ディスプレイが含まれる。“OLEDディスプレイ”、“OLEDデバイス”、“有機発光ディスプレイ”という用語は、画素として有機発光ダイオードを含むディスプレイに関して従来から認識されている意味で用いる。“マルチカラー”という用語は、異なる領域で異なる色相の光を発生させることのできるディスプレイ・パネルを記述するのに用いる。この用語は特に、さまざまな色の画像を表示できるディスプレイ・パネルを記述するのに用いる。その領域は互いに連続している必要はない。“フル・カラー”という用語は、可視スペクトルの少なくとも赤、緑、青の領域で光を出すことができて色相が任意に組み合わされた画像を表示できるマルチカラー・ディスプレイ・パネルを記述するのに一般に用いられる。所定のディスプレイが発生させることのできる完全な色のセットは、一般にそのディスプレイの色域と呼ばれる。赤色、緑色、青色は三原色を構成し、これらの色を適切に混合することによって他のすべての色を作り出すことができる。しかし追加の色を用いてデバイスの色域を拡張すること、またはデバイスの色域内で追加の色を用いることが可能である。“色相”という用語は、可視スペクトル内の発光の強度プロファイルを意味し、異なる色相は目で見て色の違いを認識できる。“画素”という用語は、ディスプレイ・パネルの1つの領域であって刺激されると他の領域とは独立に光を出すことのできる領域を指すのに従来から認識されている意味で用いる。フル-カラー・システムでは、異なる色のいくつかの画素を合わせて用いて広い範囲の色を発生させ、見る人はそのようなグループを単一の画素と呼べると認識されている。この明細書では、そのようなグループを異なるいくつかの色の画素と見なすことにする。

“最大吸収率”、“最大透過率”という用語は、この明細書では、スペクトルの可視部、すなわち400nm〜700nmの範囲内でのカラー・フィルタまたはカラー・フィルタ層のそれぞれ最大光吸収と最大光透過を意味する。赤色フィルタは、実質的に600nm〜700nmの範囲に最大透過率を有するカラー・フィルタである。緑色フィルタは、実質的に500nm〜600nmの範囲に最大透過率を有するカラー・フィルタである。青色フィルタは、実質的に400nm〜500nmの範囲に最大透過率を有するカラー・フィルタである。

図1は、本発明を利用した電子式ディスプレイで使用できる画素の構成の例を示している。図1aは、画素群20aがストライプのパターンに配置されたデバイスを示している。画素群20aには、赤色域規定画素21a、緑色域規定画素21b、青色域規定画素21cが含まれる。図1aは一般的なRGBディスプレイの一例である。図1bは、画素群20bを有するデバイスの構成を示している。画素群20bには、赤色域規定画素21a、緑色域規定画素21b、青色域規定画素21cのほか、追加の画素21dが含まれる。追加の画素21dは、色域内画素（例えば白色）でも、別の色域規定画素でもよい。図1bを利用した一般的な1つの構成はRGBWディスプレイであり、ディスプレイのいくつかの部分（例えば色域内画素21d）にはカラー・フィルタが存在しないことになろう。図1cはデバイスの別のパターン配置を示しており、画素群20cを有する。図1dはデバイスの別のパターン配置を示しており、画素群20dを有する。他のパターン（例えば5つ以上の画素を有するパターン）も本発明に適用することができる。上記の例では画素を所定の順番に配置してあるが、別の実施態様では画素を異なる順番で配置することや、サイズと形状が異なる画素を有する実施態様が可能である。

本発明を実施できるカラー・フィルタとディスプレイの構成は多数ある。ここで図2aを参照すると、本発明を利用できるボトム-エミッション型電子式ディスプレイ10の一実施態様の断面図が示されている。電子式ディスプレイ10は、従来技術でよく知られているOLEDデバイスである。正孔注入層35と、正孔輸送層40と、発光層45、50と、電子輸送層55と、電子注入層60とを有する有機発光（EL）素子70がOLED基板80の上に設けられている。電流がカソード90とアノード30a、30b、30cから供給される。このディスプレイは少なくとも3つの別々のフィルタ（例えば赤色フィルタ25a、緑色フィルタ25b、青色フィルタ25c）を備えていて、そのそれぞれは、専用のアノード30a、30b、30cをそれぞれ有する別々の発光ユニットとなっている。

カラー・フィルタはしばしば基板上に設けられる。図2aでは、基板はデバイス用基板20でもある。ここで図2bに移ると、カラー・フィルタを有する電子式ディスプレイの別の一実施態様が示されている。電子式ディスプレイ15はトップ-エミッション型デバイスである。カラー・フィルタ25a、25b、25cが、電子素子層と発光層を設けた後のこの電子式ディスプレイの上方に配置された独立したカラー・フィルタ用基板85の上に設けられている。従来技術で一般に知られているカラー・フィルタの他の配置を本発明で利用できることが理解されよう。さらに、電子式ディスプレイの他の実施態様（例えばタンデム式OLEDデバイス、液晶ディスプレイなど）も利用できる。

カラー・フィルタ用顔料の調製

カラー・フィルタ用顔料に関して従来利用されてきた摩砕法では、一般に、粒子のサイズが500nmまでの広い範囲の材料が生成する。顔料粒子の摩砕によって粒子サイズの範囲を狭くすると（その場合、粒子サイズは大半が100nm未満）、カラー・フィルタの特性が改善されることが見いだされている。このタイプの粒子を製造する方法が、Santilliらによるアメリカ合衆国特許第5,738,716号と、Czekaiらによるアメリカ合衆国特許第5,500,331号に教示されている。この方法をこの明細書ではミクロ媒体摩砕法と呼ぶことにする。

顔料からカラー・フィルタを製造する方法は、一般に3つのステップを含んでいる。すなわち（a）顔料を細かくして基本粒子の分散液にする分散ステップまたは摩砕ステップと；（b）分散された顔料濃縮液を基剤および他の添加剤（その中に他の顔料分散液が含まれていてもよい）を用いて希釈し、コーティング強化顔料分散液にする希釈および／または混合ステップと；（c）コーティング強化顔料分散液から基板の上にカラー・フィルタ層をコーティングするステップである。ステップ（a）を詳細に示すと以下のようになる。すなわち、（a1）顔料と、その顔料のための基剤に加え、場合によっては分散剤も含む顔料混合物を用意し；（a2）その顔料混合物を摩砕用媒体と混合し；（a3）その混合物を高速ミルの中に導入し；（a4）その混合物を摩砕することにより、顔料粒子が望むサイズになった顔料分散液を取得し；（a5）その分散液を摩砕用媒体から分離する。

摩砕ステップでは、顔料を通常は基剤（一般に、コーティング強化スラリーに含まれるのと同じ基剤）の中に堅固で不活性な摩砕用媒体とともに懸濁させる。力学的エネルギーをこの顔料分散液に供給すると摩砕用媒体と顔料の間の衝突によって顔料が崩壊して基本粒子になる。分散剤と安定剤の一方または両方を一般に顔料分散液に添加することで、原材料としての顔料の崩壊を容易にし、コロイド粒子の安定性を維持し、粒子の再凝集と沈澱を遅らせる。

摩砕用媒体として使用できる材料には様々なタイプのものがあり、例えばガラス、セラミック、プラスチックなどが挙げられる。有用な一実施態様では、摩砕用媒体は粒子を含むことができ、その粒子は実質的に球形であることが好ましい（例えば実質的にポリマー樹脂からなるビーズ）。Czekaiらが記載しているように、ビーズはサイズが10〜100ミクロンの範囲であることが望ましい。

一般に、摩砕用媒体として用いるのに適したポリマー樹脂は、化学的、物理的に不活性で、金属、溶媒、モノマーを実質的に含まず、摩砕中に欠けたり壊れたりするのを避けるため十分に硬くかつ砕けやすい。適切なポリマー樹脂として、架橋したポリスチレン（例えばジビニルベンゼンと架橋したポリスチレン）、スチレン・コポリマー、ポリアクリレート（例えばポリ(メチルメタクリレート)）、ポリカーボネート、ポリアセタール（例えばDerlin（登録商標））、塩化ビニルポリマー、塩化ビニル・コポリマー、ポリウレタン、ポリアミド、ポリ(テトラフルオロエチレン)（例えばテフロン（登録商標））、他のフルオロポリマー、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、セルロースエーテル、エステル（例えば酢酸セルロース）、ポリ(ヒドロキシエチルメタクリレート)、ポリ(ヒドロキシエチルアクリレート)、シリコーン含有ポリマー（例えばポリシロキサン）などがある。ポリマーは生物分解性のものが可能である。生物分解性ポリマーの例として、ポリラクチド、ポリグリコリド、ラクチドとグリコリドのコポリマー、ポリ無水物、ポリ(イミノカーボネート)、ポリ(N-アシルヒドロキシプロリン)エステル、ポリ(N-パルミトイルヒドロキシプロリノ)エステル、エチレン-酢酸ビニル・コポリマー、ポリ(オルトエステル)、ポリ(カプロラクトン)、ポリ(ホスファゼン)などがある。ポリマー樹脂は密度が0.9〜3.0g/cm³が可能である。密度がより大きな樹脂は粒子のサイズをより効率的に小さくできると考えられているために特に有用である。特に有用なのは、スチレンをベースとした、架橋した、または架橋していないポリマー媒体である。

摩砕は、適切な任意の摩砕用ミルの中で行なうことができる。適切なミルとして、エアジェット・ミル、ローラー・ミル、ボール・ミル、アトリション・ミル、振動ミル、遊星ミル、サンド・ミル、ビーズ・ミルなどがある。高速ミルが特に有用である。高速ミルとは、摩砕用媒体を5m/秒よりも大きな速度に加速できる摩砕装置を意味する。ミルは1つ以上の羽根を有する回転シャフトを備えている。そのようなミルでは、媒体に与えられる速度は羽根の外周速度とほぼ等しく、毎分の羽根の回転と、πと、羽根の直径の積である。例えばCowlesタイプの直径40mmの鋸歯式の羽根を9,000rpmで動作させると摩砕用媒体の十分な速度が達成される。摩砕用媒体、顔料、液体分散媒体、分散剤の有用な割合は広い範囲で変えることができ、例えば選択した特定の材料、摩砕用媒体のサイズと密度などに依存する。このプロセスは、連続モードで、またはバッチ・モードで実施することができる。

バッチ摩砕では、100μm未満の摩砕用媒体のスラリーと、液体と、顔料と、分散剤を単純に混合する。このスラリーは通常の高エネルギー・バッチ摩砕法（例えば高速アトリション・ミル、振動ミル、ボール・ミルなど）で摩砕することができる。このスラリーを所定に時間にわたって摩砕すると活性材料の粉末が最小の粒子サイズになる。摩砕が完了した後、単純な篩い分けによって、または摩砕用媒体にとっては障壁となるが摩砕された顔料にとっては障壁とならない障壁（例えば孔のサイズが5μmのフィルタ）を用いた濾過によって活性材料の分散液を摩砕用媒体から分離する。

連続的な媒体再循環摩砕では、100μm未満の摩砕用媒体と、液体と、顔料と、分散剤とからなるスラリーを、保持容器から、媒体が回路全体を自由に通り抜けられるように100μm以上に調節された媒体分離スクリーンを有する通常の媒体ミルを通過させて連続的に循環させることができる。摩砕が完了した後、活性材料の分散液を摩砕用媒体から単純な篩い分けまたは濾過によって分離する。

上記のどちらの方法でも、摩砕物の成分の有効量と比は、具体的な材料が何であるかに応じて広い範囲で変化することになろう。摩砕混合物には、摩砕物と摩砕用媒体が含まれる。摩砕物は、顔料、分散剤、液体基剤（例えば水）を含んでいる。水性フィルタ・スラリーに関しては、摩砕物の中に摩砕用媒体を除くと顔料が通常は1〜50質量％存在している。顔料と分散剤の質量比は20：1〜1：2である。高速ミルは、高速撹拌装置（例えばMorehouse-Cowles社、Hockmeyer社などが製造している装置）である。

分散剤は摩砕物中の別の重要な成分である。有用な分散剤として、硫酸塩（例えばドデシル硫酸ナトリウム）、スルホン酸塩（例えばN-メチル-N-オレオイルタウレート）、例えばアメリカ合衆国特許第5,085,698号と第5,172,133号（例えばJoncryl 678）に開示されているアクリルとスチレン-アクリルのコポリマー、スルホン化ポリエステル、例えばアメリカ合衆国特許第4,597,794号に開示されているスチレニクスなどがある。顔料の入手可能性に関して上に言及した他の特許にも、有用なさまざまな分散剤が開示されている。実施例で用いる分散剤はN-メチル-N-オレオイルタウレートカリウム（KOMT）とJoncryl 678である。

摩砕時間は広い範囲で変えることができ、顔料、機械的手段、選択した滞留条件、粒子サイズの初期値と望ましい最終値などによって異なる。上記の有用な顔料、分散剤、摩砕用媒体を用いた水性摩砕物では、摩砕時間は一般に1〜100時間になろう。摩砕された顔料の濃縮液は、通常は濾過によって摩砕用媒体から分離される。

顔料のための基剤として水性基剤媒体または非水性溶媒が可能である。有用な溶媒はCzekaiらによって開示されているが、アメリカ合衆国特許第5,145,684号、第5,679,138号、ヨーロッパ特許第498,492号にも開示されている。水性基剤媒体は、水または塩水溶液であるか、水と、水と混和する少なくとも1種類の共溶媒との溶媒水性混合物である。適切な混合物の選択は、具体的な用途での条件（例えば望む表面張力と粘性率、選択した顔料、カラー・フィルタ層の乾燥時間、顔料分散液をコーティングする材料のタイプ）によって異なる。水と混和する選択可能な共溶媒の代表例として、（1）アルコール（例えばメチルアルコール、エチルアルコール、n-プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n-ブチルアルコール、s-ブチルアルコール、t-ブチルアルコール、イソ-ブチルアルコール、フルフリルアルコール、テトラヒドロフルフリルアルコール）；（2）ケトンまたはケトアルコール（例えばアセトン、メチルエチルケトン、ジアセトンアルコール）；（3）エーテル（テトラヒドロフラン、ジオキサン）；（4）エステル（例えば酢酸エチル、乳酸エチル、炭酸エチレン、炭酸プロピレン）；（5）多価アルコール（例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセロール、2-メチル-2,4-ペンタンジオール、1,2,6-ヘキサントリオール、チオグリコール）；（6）アルキレングリコールに由来する低級アルキルモノエーテルまたは低級アルキルジエーテル（例えばエチレングリコールモノメチル（またはエチル）エーテル、ジエチレングリコールモノメチル（またはエチル）エーテル、プロピレングリコールモノメチル（またはエチル）エーテル、トリエチレングリコールモノメチル（またはエチル）エーテル、ジエチレングリコールジメチル（またはエチル）エーテル）；（7）窒素含有環式化合物（例えばピロリドン、N-メチル-2-ピロリドン、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン）；（8）イオウ含有化合物（例えばジメチルスルホキシド、テトラメチレンスルホン）などがある。

有用な非水性溶媒として、炭化水素、アルコール、ポリオール、エーテル、エステルなどがある。この方法において有用であることが知られている溶媒として、トルエン、ヘキサン、エタノール、ブタノール、グリコール、PGMEAなどがある。

この処理によって少なくとも90質量％の粒子が300nm未満である顔料粒子が得られる。100％の粒子が300nm未満の粒径であること、さらに、好ましいことに200nm未満の粒径であることがしばしばある。100％の粒子が100nm未満の粒径であることが適切だが、これは常に可能とは限らないため、顔料粒子の少なくとも90体積％が100nm未満の粒径、望ましくは50nm未満の粒径であることが有用である。顔料粒子の90体積％を30nm未満の粒径にできる場合がある。顔料粒子の10体積％以下が5nm未満の粒径であることが有用である。

コーティング強化分散液の調製

一般に、顔料分散液は濃縮摩砕物の形態にし、それを後で適切な濃度に希釈し、コーティングで使用する上で必要とあればさらに処理することが望ましい。この方法により、装置からより大量の顔料スラリーを調製することができる。摩砕物を溶媒中で作る場合には、水および／または場合によっては他の溶媒で希釈して適切な濃度にすることができる。摩砕物を水中で作る場合には、追加の水または水と混和する溶媒で希釈して望む濃度にすることができる。カラー・フィルタに顔料混合物が必要な場合には、別に摩砕しておいた顔料分散液をこの時点で混合するとよい。希釈および／または混合により、顔料分散液を特定の用途にとって望ましい粘性率、色、色相、飽和密度、面積被覆率に調節する。

有機顔料の場合には、コーティング用分散液は、たいていのカラー・フィルタ用コーティングの用途では、全分散組成物の約30質量％までの顔料を含むことができるが、一般には約0.1〜20質量％、好ましくは約5〜15質量％の範囲になろう。無機顔料を選択した場合には、分散液は、有機顔料を用いた同等な分散液と比べてより多くの質量％の顔料を含む傾向があり、約75％という大きな量になることがある。なぜなら無機顔料は一般に有機顔料よりも比重が大きいからである。

水性基剤媒体の量は、分散液の全質量をもとにして約70〜98質量％の範囲であり、通常は80〜95質量％である。水と多価アルコール（例えばジエチレングリコール）の混合物が水性基剤媒体として有用である。水とジエチレングリコールの混合物の場合、基剤媒体は、通常、30％の水／70％のジエチレングリコール〜95％の水／5％のジエチレングリコールを含んでいる。有用な比は、約60％の水／40％のジエチレングリコール〜95％の水／5％のジエチレングリコールである。割合は、基剤媒体の全質量をもとにしている。

追加の分散剤を混合物に添加すると望ましい可能性がある。

所定の面をコーティングする能力は、コーティング強化分散液の表面張力の影響を受ける可能性がある。表面張力の制御は、界面活性剤を少量添加することによって実現される。使用する界面活性剤のレベルは簡単な試行錯誤を経て決定することができる。アニオン性、非イオン性、カチオン性の界面活性剤を、アメリカ合衆国特許第5,324,349号、第4,156,616号、第5,279,654号に開示されているものと、他の多くの界面活性剤の中から選択することができる。市販されている界面活性剤として、Air Products社のSurfynols（登録商標）、DuPont社のZonyls（登録商標）、3M社のFluorads（登録商標）などがある。上記の分散液にとって有用な1つの界面活性剤は、Dixie Chemical社の界面活性剤10Gである。

顔料のコーティング

カラー・フィルタを形成するため基板を顔料でコーティングすることがしばしばある。例えば透明または半透明なさまざまな堅固な材料と堅固でない材料（例えばガラスやプラスチック）のうちの任意のものの表面を、顔料を含むカラー・フィルタ層でコーティングすることができる。基板としては、カラー・フィルタを形成するためだけに用いる基板が可能である。この基板は、表示装置に取り付けることができる。別の一実施態様では、基板に別の用途があってもよい。例えばカラー・フィルタ層またはカラー・フィルタ層アレイをボトム-エミッション型表示装置の基板の底面にコーティングすることができる。さらに別の有用な一実施態様では、表示装置の一部を形成する発光層の頂部に顔料をコーティングすることができる。表示装置としては、電子式ディスプレイ（例えばLCDディスプレイやOLEDディスプレイ）が可能である。

よく知られたさまざまなコーティング法と印刷法のうちの任意の方法を利用してコーティング強化分散液からカラー・フィルタを作ることができる。方法として、押し出しタイプのホッパー（X-ホッパー）コーティング、スピン・コーティング、スプレー・コーティング、超音波スプレー・コーティング、ナイフ・コーティング、グラビア・コーティングなどがある。分散液は水性または非水性のものが可能である。コーティングされた分散液はその後一般に乾燥させて固体または半固体のコーティングにする。あるいは固体または半固体のコーティングにするためスラリーにゲル化材料または架橋モノマーを含めることができる。コーティング強化顔料分散液には、例えば電子式ディスプレイのためのカラー化画素アレイにおいてカラー・フィルタのパターニングに有用であるとして従来技術でよく知られた1種類以上のフォトレジスト化合物を含めることができる。その場合には、コーティングされた分散液の処理に、パターニングされた露出と露出後の処理を行なってパターニングされたカラー・フィルタを形成する操作を含めることができる。

最終的なカラー・フィルタ層は、少なくとも10質量％のカラー顔料を含んでいることが望ましい。この値は少なくとも25質量％であることが好ましく、少なくとも50質量％であることが有用である。

緑色フィルタ用顔料

本発明による有用な緑色フィルタは、スペクトルの緑色領域（500〜600nm）で優れた光透過率を示し、スペクトルの赤色領域と青色領域で優れた光吸収率を示す。この緑色フィルタの有用な一実施態様は、緑色領域に優れた透過率を持ち、600〜700nmの範囲内の1つの波長で最大の吸収率となる第1の顔料と、緑色領域に優れた透過率を持ち、400〜500nmの範囲内の1つの波長で最大の吸収率となる第2の顔料を有する。

緑色領域に優れた透過率を持ち、600〜700nmの範囲内の1つの波長で最大の吸収率となる顔料の有用な1つのクラスはメタロフタロシアニンである。市販されているメタロフタロシアニン顔料（例えばピグメント・ブルー15（銅フタロシアニン））は、耐光性が優れていることでよく知られており、色相は緑というよりは青になる傾向がある。したがって緑色フィルタで用いるには最適ではない。ヒドロキシアルミニウムフタロシアニンは銅フタロシアニンよりも緑色の色相だが、耐光性が相対的に悪いという問題がある。第1の顔料の条件である優れた色相と、耐光性の両方を満たす顔料の1つのクラスは、いわゆる架橋したアルミニウムフタロシアニンであり、例えばReganによるアメリカ合衆国特許第4,311,775号に記載されている。これらの顔料は、シロキサンが架橋したアルミニウムフタロシアニンと、ホスホン酸塩が架橋したアルミニウムフタロシアニンであり、それぞれ以下の一般式で表わされる。
PcAl--O--[SiR₂--O]_n-AlPc （1）
PcAl--O--[POR]_n-AlPc （2）
ただしPcは置換されたフタロシアニン環または置換されていないフタロシアニン環を表わし、Rはアルキル基、アリール基、アラルキル基のいずれかを表わし、nは0〜4である。これら顔料のより完全な説明に関してはアメリカ合衆国特許第4,311,775号を参照のこと。シロキサンが架橋した有用な1つのアルミニウムフタロシアニンは、ビス(フタロシアニルアルミノ)テトラフェニルジシロキサンである（Pcは置換されておらず、Rはフェニルであり、nは2である以下の構造式（3））。ビス(フタロシアニルアルミノ)テトラフェニルジシロキサンを銅フタロシアニンとヒドロキシアルミニウムフタロシアニンの一方または両方と混合したものも使用できるが、そのための条件は、ビス(フタロシアニルアルミノ)テトラフェニルジシロキサンがこの混合物に少なくとも80質量％含まれていることである。

架橋したアルミニウムフタロシアニン化合物は銅フタロシアニン化合物よりも緑色だが、青色領域で相変わらず大きな透過率を有する。架橋したアルミニウムフタロシアニン化合物が緑色フィルタの中で有効であるようにするには、400〜500nmの範囲内の1つの波長で最大吸収率を持つ第2の顔料と組み合わせることが望ましい。使用可能な1つのクラスの顔料は、モノアゾ・イエロー顔料のクラス、またはより簡単にモノアゾ顔料として市場で知られているものである。有用なイエロー顔料として、ピグメント・イエロー138、ピグメント・イエロー139、ピグメント・イエロー180、ピグメント・イエロー74、ピグメント・イエロー185、ピグメント・イエロー154などがあるが、好ましいのはこれらの混合物である。特に好ましいのはピグメント・イエロー74である。顔料の番号はカラー・インデックスで指定されている通りである。

顔料粒子をこの明細書に記載したようにして調製するとき、第1の顔料と第2の顔料の有効な比は、質量比で40：60〜75：25であることがわかった。このような分散液から調製したカラー・フィルタ層は可視スペクトルの緑色領域で優れた透過率を持つ一方で、スペクトルの他の領域では優れた吸収率を有する。このようにして調製した緑色フィルタ層は、最大透過率が529nmの波長で60％以上だが、590nmの波長で10％以下であり、580nmの波長では好ましいことに10％以下であり、480nmの波長で10％以下である。このようなフィルタ層の半値幅は80nm以下が可能である。半値幅は、最大透過率の値が半分である位置における透過率のピークの幅として定義される。このようなフィルタ層は、CIE標準光源D65または標準光源Cを用いて計算すると、1931 CIE XYZ座標系での色度座標（x, y）が0.19≦x≦0.24、0.68≦y≦0.72を満たす。以下に示すように、これは非常に純粋な緑色である。

青色フィルタ用顔料

本発明による有用な青色フィルタはスペクトルの青色領域で優れた光透過率を示し、スペクトルの赤色領域と緑色領域で優れた光吸収率を示す。この青色フィルタの有用な一実施態様は、青色領域で優れた透過率を示し、550〜650nmの範囲内の1つの波長で最大吸収率となる第1の顔料と、青色領域に優れた透過率を持ち、500〜600nmの範囲内の1つの波長で最大の吸収率となる第2の顔料を有する。有用な第1の顔料はメタロフタロシアニン顔料であり、銅フタロシアニンまたは銅フタロシアニン誘導体が好ましい。有用な第2の顔料はジオキサジン顔料であり、ピグメント・バイオレット23が好ましい。

顔料粒子をこの明細書に記載したようにして調製するとき、第1の顔料と第2の顔料の有効な比は、質量比で20：80〜95：5であることがわかった。このような分散液から調製したカラー・フィルタ層は可視スペクトルの青色領域で優れた透過率を持つ一方で、スペクトルの他の領域では優れた吸収率を有する。このようにして調製した青色フィルタ層は、最大透過率が450nmの波長で60％以上だが、515〜700nmの範囲のすべての波長で10％以下であり、520〜700nmの波長では好ましいことに5％以下である。このようなフィルタ層は、CIE標準光源D65または標準光源Cを用いて計算すると、1931 CIE XYZ測色系での色度座標（x, y）が0.134≦x≦0.15、0.03≦y≦0.06を満たす。ただし、このような座標の組み合わせが1931 CIEx, y色度座標図によって定義されるスペクトル位置の中にあることが条件である。以下に示すように、これは非常に純粋な青色である。

赤色フィルタ用顔料

本発明による有用な赤色フィルタはスペクトルの赤色領域で優れた光透過率を示し、スペクトルの緑色領域と青色領域で優れた光吸収率を示す。これは、一般に2種類の顔料を用いることによって実現されてきた。すなわちスペクトルの赤色領域で優れた透過率を持つ赤色顔料と、400〜500nmの範囲の1つの波長で最大吸収率を持つ黄色顔料である。黄色顔料は、一般に、赤色フィルタによって残る青色光の透過率を小さくして優れた赤色を発生させるのに用いられてきた。いくつかのフィルタは赤色顔料だけを用いて作られている。しかしこれらのフィルタは青色光の透過率が大きすぎるという問題があるため、用いるのに適さない電子式ディスプレイがある（例えばOLEDディスプレイ）。

予想に反し、本発明を赤色顔料に適用するとスペクトルの緑色領域と青色領域の両方で優れた吸収率を持つ赤色フィルタを製造できることが見いだされた。この場合、顔料は主に赤色顔料からなり、従来技術で必要な黄色顔料を必要としない。この赤色フィルタの有用な一実施態様は、赤色領域で優れた透過率を持ち、450〜575nmの範囲の1つの波長で最大吸収率を持つ顔料を有する。この条件を満たす有用な1つの顔料はジケトピロロピロール顔料であり、ピグメント・レッド254が好ましい。

顔料粒子をこの明細書に記載したようにして調製するとき、このような分散液から調製したカラー・フィルタ層は可視スペクトルの赤色領域で優れた透過率を持つ一方で、スペクトルの他の領域では優れた吸収率を有する。このようにして調製した赤色フィルタ層は、最大透過率が650nmの波長で80％以上だが、585nmの波長で10％以下であり、580〜410nmの波長では好ましいことに5％以下である。好ましいことに、この赤色フィルタ層は、透過率が580〜410nmの範囲のすべての波長で2％以下、575〜410nmの範囲のすべての波長で1％以下、400nmで2％以下である。このようなフィルタ層は、CIE標準光源D65または標準光源Cを用いて計算すると、1931 CIE XYZ測色系での色度座標（x, y）が0.665≦x≦0.68、0.30≦y≦0.34を満たす。ただし、このような座標の組み合わせが1931 CIEx, y色度座標図によって定義されるスペクトル位置の中にあることが条件である。以下に示すように、これは非常に純粋な赤色である。

分散液の調製

ピグメント・レッド254分散液の調製

ピグメント・レッド254であるIrgaphor Red BT-CF（Ciba Spetialty Chemicals社）60gと、N-オレイル-N-メチルタウレートカリウム分散剤18gと、超純水222gと、架橋したポリスチレンジビニルベンゼンからなる50μm摩砕用媒体360gを、冷たい水で覆った2リットルのステンレス鋼製容器に添加することによってピグメント・レッド254の混合物を調製した。この混合物を、直径50mmの高剪断Cowlesディスパーサ・ブレードを用い、平均速度3200rpmで52時間にわたって撹拌した。摩砕後、5μmのファイバーグラスを通過させる濾過によって分散液を摩砕用媒体から分離した後、超純水でさらに希釈して顔料の濃度を12.18質量％にした。

架橋したアルミニウムフタロシアニン分散液の調製

架橋したアルミニウムフタロシアニン顔料1600gと、N-オレイル-N-メチルタウレートカリウム分散剤960gと、超純水5440gと、架橋したポリスチレンジビニルベンゼンからなる50μm摩砕用媒体8000gを、25℃の水で覆った37リットルのステンレス鋼製容器に添加することによって架橋したアルミニウムフタロシアニンの分散液を調製した。この混合物を、直径152mmの高剪断Hockmeyer（登録商標）ポリディスパーサ・ブレードを用い、平均速度2546rpmで16時間にわたって撹拌した。摩砕後、5μmのフィルタを通過させる濾過によって分散液を摩砕用媒体から分離した後、超純水でさらに希釈して顔料の濃度を11.65質量％にした。

ピグメント・イエロー74分散液の調製

ピグメント・イエロー74であるBirchwoodイエロー顔料（Dominion Colour社）150gと、水酸化カリウムで95％が中和された29.1質量％のJoncryl（登録商標）678分散剤水溶液129.3gと、超純水720gを、冷たい水で覆った5リットルのステンレス鋼製容器に添加することによってピグメント・イエロー74の混合物を調製した。この混合物を直径50mmの回転子-固定子ブレードを用いて平均速度1400rpmで3時間にわたってあらかじめ混合した。この事前混合ステップの後、架橋したポリスチレンジビニルベンゼンからなる50μm摩砕用媒体1200gを添加し、得られた混合物を、直径70mmの高剪断Cowlesディスパーサ・ブレードを用い、平均速度1400rpmで115時間にわたって撹拌した。摩砕後、5μmのファイバーグラスを通過させる濾過によって分散液を摩砕用媒体から分離した後、超純水でさらに希釈して顔料の濃度を10.42質量％にした。

ピグメント・バイオレット23分散液の調製

ピグメント・バイオレット23であるCromophtalバイオレットGM（Ciba Spetialty Chemicals社）39gと、N-オレイル-N-メチルタウレートカリウム分散剤11.7gと、超純水249.3gと、架橋したポリスチレンジビニルベンゼンからなる50μm摩砕用媒体360gを、冷たい水で覆った2リットルのステンレス鋼製容器に添加することによってピグメント・バイオレット23の混合物を調製した。この混合物を、直径50mmの高剪断Cowlesディスパーサ・ブレードを用い、平均速度3800rpmで48時間にわたって撹拌した。摩砕後、5μmのファイバーグラスを通過させる濾過によって分散液を摩砕用媒体から分離した後、超純水でさらに希釈して顔料の濃度を8.62質量％にした。

ピグメント・ブルー15：6分散液の調製

ピグメント・ブルー15：6であるHeliogenブルーD6700T（BASF社）39gと、N-オレイル-N-メチルタウレートカリウム分散剤11.7gと、超純水249.3gと、架橋したポリスチレンジビニルベンゼンからなる50μm摩砕用媒体360gを、冷たい水で覆った2リットルのステンレス鋼製容器に添加することによってピグメント・ブルー15：6の混合物を調製した。この混合物を、直径60mmの高剪断Cowlesディスパーサ・ブレードを用い、平均速度2700rpmで23時間にわたって撹拌した。摩砕後、5μmのファイバーグラスを通過させる濾過によって分散液を摩砕用媒体から分離した後、超純水でさらに希釈して顔料の濃度を9.98質量％にした。

表1に、上記のようにして調製した分散液に含まれる顔料、分散剤、水の相対量を示してある。これらの分散液は、以下に記載するようにカラー・フィルタを作るのに用いた。表1には、分散液に含まれる顔料の粒径分布も示してある。粒径は、Microtrac（登録商標）UPA150粒子分析器を用いた動的光散乱によって測定した。透過顕微鏡によって1110倍の倍率で分散液を調べたところ、すべての粒子がうまく分散していることがわかった。

フィルタの調製

本発明の緑色フィルタ（G_i）

上記の架橋したアルミニウムフタロシアニン分散液54.24gを、30.19gの上記のピグメント・イエロー74分散液と、19.07gのJoncryl 678と、10滴の10％界面活性剤10G溶液と混合した。次に、得られたスラリーを、xホッパー・シリンジ・コーターを用いて1.2cm³/ft²の割合でポリエステル・シートの表面にコーティングした。すると、乾燥したときに平均の厚さが2.2μmのコーティングが得られた。

本発明の青色フィルタ（B_i）

上記のピグメント・ブルー15：6分散液50gを、18.5gの上記のピグメント・バイオレット23分散液と、68.5gのJoncryl 678と、10滴の10％界面活性剤10G溶液と混合した。次に、得られたスラリーを、xホッパー・シリンジ・コーターを用いて1.4cm³/ft²の割合でポリエステル・シートの表面にコーティングした。すると、乾燥したときに平均の厚さが2.6μmのコーティングが得られた。

本発明の赤色フィルタ（R_i）

上記のピグメント・レッド254分散液10gを、5gのJoncryl 678と、2滴の10％界面活性剤10G溶液と混合した。次に、得られたスラリーを、xホッパー・シリンジ・コーターを用いて3.5cm³/ft²の割合でポリエステル・シートの表面にコーティングした。すると、乾燥したときに平均の厚さが8.4μmのコーティングが得られた。

第1の比較用フィルタ

比較用フィルタ（比較用緑色フィルタ1（G_c1）、比較用青色フィルタ1（B_c1）、比較用赤色フィルタ1（R_c1））を市販されているLCDテレビから取得した。

上記フィルタの可視光の透過率を、積分フィルタを有するPerkin-Elmer社のラムダ12分光器を用いて測定した。結果を以下の表に示す。

本発明による緑色フィルタのピーク透過率の半値における帯域幅は、比較用緑色フィルタよりも著しく狭い。また、本発明の緑色フィルタの短波長側の尾部と長波長側の尾部の高さは、スペクトルの赤色領域と青色領域において、比較用緑色フィルタよりもはるかに低い。このような光透過特性は、本発明の緑色フィルタが、比較用緑色フィルタよりもピークでの透過率は小さいものの、はるかに純粋な緑色であることを意味している。

本発明の青色フィルタのピーク透過率は、比較用青色フィルタのピークよりも短波長側にある。これは、可視スペクトルの緑色部分に入り込む望ましくない透過率がより少ないことを意味する。また、本発明の青色フィルタの長波長側の尾部の透過率は、505〜700nmの波長、その中でも特に500〜550nmの緑色に近い領域で、比較用青色フィルタよりもはるかに小さい。この2つの光透過率特性は、本発明の青色が、比較用青色フィルタよりも純粋な青色である（すなわちシアンがより少ない）ことを意味する。これは、本発明のフィルタに含まれる顔料の粒径が小さいためである。そのことのさらに別の一例は、組成がわからない同様の材料を含むSony社のクオリア・テレビの青色フィルタと比較したときに見られる。このフィルタは、この明細書に記載したようにして測定すると、515nmでの透過率が17％である。この値は同じ波長での本発明のフィルタよりもはるかに大きいため、優れた青色純度にとって望ましくない。

短波長側の尾部に関する580nmと585nmの透過率の値からわかるように、本発明の赤色フィルタは、比較用赤色フィルタよりも鋭い変化をする。また、比較用赤色フィルタの透過率は、508nmでの0.5％から400nmでの11％まで増加するのに対し、本発明のフィルタは580nm〜406nmまで0.5％未満に留まり、400nmで1％まで上昇するだけである。これら2つの光透過特性が意味しているのは、本発明の赤色フィルタは可視スペクトルの緑色部分と青色部分で透過率が極めて小さいために比較用赤色フィルタよりも純粋な赤色であるということである。それは、本発明のフィルタに含まれる顔料の粒径が小さいことによる。

フィルタの色純度は、励起純度でも示すことができる。励起純度は、1931 CIE色度図にプロットした色点の純度を測定するのに用いられる共通のCIE測度である。選択した光源のスペクトル特性をカラー・フィルタの光透過率および1931 CIE色マッチング機能（オーストリアのウイーンにあるCIE本部によって出版されている『測色』、CIE出版物15、2004年、第3版に記載されている）とカスケードにすることができる。このカスケードの結果は、所定の光源に関して1931 CIE色度図の上に表われる色度座標の集合である。励起純度は、光源点と色点とスペクトル軌跡点を結ぶ線分の長さと比較したときの、光源点と色点を結ぶ線分の長さである。励起純度が1.0の色はスペクトル軌跡の上に載り、可能な最も純粋な色を表わす。さらに、所定の基準からの差を式：
ΔCIEx, y ＝ [(x₁ - x_NTSC)² + (y₁ - y_NTSC)²]^1/2
によって計算することができる。

緑色フィルタをCIE標準光源Cおよび1931 CIE色マッチング機能とカスケードにしたときに得られる色度座標を以下の表に示す。本発明の緑色フィルタに関して得られるCIE色度座標は、比較用緑色フィルタよりもxが小さく、yが著しく大きい。そのため本発明の緑色フィルタは黄色がより少なく、緑色がはるかに純粋になる。

本発明の緑色は、比較用緑色フィルタよりも励起純度がはるかに大きく、NTSC緑原色の励起純度に非常に近い。NTSC緑原色は、これまでに作られた最も純粋な基準緑原色である。NTSC基準が1953年に設定されたとき、緑原色は珪酸亜鉛に基づいていた。珪酸亜鉛によるNTSC緑原色の輝度は、許容できないくらい小さかった。TV産業が珪酸亜鉛による緑原色から離れたとき、純粋な緑色度を犠牲にして輝度が珪酸亜鉛の2倍になる新しい緑原色が見いだされた。1953年以来、TV産業は、輝度の問題のために純粋なNTSC緑原色の色度に戻ることができずにいる。本発明の緑色により、1953年の珪酸亜鉛の緑原色よりも大きな輝度で、1953年のNTSC基準によって設定された最も純粋な緑原色に戻ることができる。本発明の緑色の色度は、NTSCの緑原色の色度の近くに位置する。比較用緑色フィルタのΔCIEx, yは本発明の緑色フィルタよりもはるかに大きいため、比較用緑色フィルタは緑色の純度がはるかに小さい。本発明の緑色フィルタは、比較用緑色フィルタと、Yamashitaがアメリカ合衆国特許第6,856,364号に教示している緑色フィルタのいずれよりも緑色がはるかに純粋である。

青色フィルタをCIE標準光源D65および1931 CIE色マッチング機能とカスケードにしたときに得られる色度座標を表6に示す。

本発明の青色フィルタで得られるCIE色度座標は、比較用青色フィルタよりもxが大きくyがはるかに小さい。そのため本発明の青色フィルタはシアンがより少なく、したがってより純粋な青色となる。本発明の青色は、比較用青色フィルタよりも励起純度が大きく、HDTV Rec.709青原色（勧告ITU-R BT.709-5、「製造と国際的番組交換のためのHDTV規格のパラメータ値」に規定されている）の励起純度に近い。この勧告ITUには、以前のあらゆる基準よりも純粋な“目標とする”青原色が規定されている。本発明の青色の色度は、HDTV Rec.709青原色の近くに位置するため、そのΔCIEx, yはほぼゼロである。比較用青色フィルタはΔCIEx, yが5倍以上大きいため、純度がはるかに劣る青色になる。本発明の青色フィルタは、比較用青色フィルタと、Yamashitaがアメリカ合衆国特許第6,856,364号に教示している青色フィルタのいずれよりも青色がはるかに純粋である。

赤色フィルタをCIE標準光源Cおよび1931 CIE色マッチング機能とカスケードにしたときに得られる色度座標を表7に示す。

本発明の赤色フィルタで得られるCIE色度座標は、比較用赤色フィルタよりもxが大きくyがほぼ同じである。そのため本発明の赤色フィルタはオレンジがより少なく、したがってより純粋な赤色となる。本発明の赤色は、比較用赤色フィルタよりも励起純度が大きく、励起純度が1.0のNTSC赤原色である最も純粋なスペクトル色から0.02しか離れていない。NTSC赤原色は、これまでに作られた最も純粋な基準赤原色である。NTSC基準が1953年に設定されたとき、赤原色はリン酸亜鉛に基づいていた。リン酸亜鉛によるNTSC赤原色の輝度は、許容できないくらい小さかった。TV産業がリン酸亜鉛による赤原色から離れたとき、純粋な赤色度を犠牲にして輝度がリン酸亜鉛の2倍になる新しい赤原色が見いだされた。1953年以来、TV産業は、輝度の問題のために純粋なNTSC赤原色の色度に戻ることができずにいる。本発明の赤色により、1953年のリン酸亜鉛の赤原色よりも大きな輝度で、1953年のNTSC基準によって設定された最も純粋な赤原色に戻ることができる。本発明の赤色の色度は、ほぼ正確にNTSCの赤原色の色度と同じ位置にある。比較用赤色フィルタのΔCIEx, yは本発明の赤色フィルタのほぼ2倍であるため、比較用赤色フィルタは赤色の純度が小さい。本発明の赤色フィルタは、比較用赤色フィルタ、Yamashitaがアメリカ合衆国特許第6,856,364号に教示している赤色フィルタ、Takizawaがアメリカ合衆国特許出願公開2004/0105265に教示している赤色フィルタのいずれよりも赤色がはるかに純粋である。

第2の比較用フィルタ

ベールの法則を用いて上記の第1の比較用フィルタを数学的に厚くすることにより、第2の比較用フィルタ（比較用緑色フィルタ2（G_c2）、比較用青色フィルタ2（B_c2）、比較用赤色フィルタ2（R_c2））を得た。

表8に、上記のフィルタを用いてカスケードにした白色OLEDデバイス（Hatwarらによって「フィルタを備える効率的な白色光OLEDディスプレイ」という名称で2006年3月30日出願されたアメリカ合衆国特許出願第11/393,767号に記載されているもの）のCIEx, y座標と相対輝度を示してある。

表8から、本発明のフィルタは、現在入手できるそれぞれのフィルタと比べて色が改善されていることがわかる。比較用フィルタ2の例から、似た色を実現するのに既存のフィルタの組成を利用できることがわかる。しかし輝度は本発明のフィルタと比べて著しく劣る。

広帯域で発光する光源と、少なくとも3種類のカラー・フィルタからなるカラー・フィルタ・セットとを備えるフル-カラー電子式ディスプレイを構成し、多彩な色を発生させることができる。このディスプレイの色域を規定する原色は、カラー・フィルタを光源とカスケードにすることで得られる。このディスプレイによって再現できるすべての色は、色域を規定する原色によって形成される色度三角形の中に見いだされる。カラー・フィルタ・セットは、緑色フィルタ層を有する緑色カラー・フィルタと、青色フィルタ層を有する青色カラー・フィルタと、赤色フィルタ層を有する赤色カラー・フィルタを備えることができる。カラー・フィルタ・セットにおいて本発明のカラー・フィルタを1種類以上用いると、色域が改善される。三原色（色域を規定する原色）を有する色域は、1931 CIEx, y色度図の三角形によって表わされる。色域の1つの有用な指標は、％NTSCx, y比である。これは、赤原色発光体、緑原色発光体、青原色発光体からなる所定のセットによって作られる三角形の面積と、NTSC基準の赤原色、緑原色、青原色によって作られる三角形の面積の比である。NTSC基準の原色は、例えばFink、『カラー・テレビの基準』（McGraw-Hill社、ニューヨーク、1955年）に規定されている。

表9は、上記のOLED装置を用いた本発明のフィルタと比較用フィルタの組み合わせの色域（％NTSCx, y比）を示している。

表9から、本発明の赤色フィルタ、青色フィルタ、緑色フィルタのそれぞれは、既存のLCDフィルタと比べて色域が改善されていることがわかる。本発明の赤色フィルタ、青色フィルタ、緑色フィルタを組み合わせると、％NTSCx, y比が100％よりも大きい特に有利なシステムが提供される。こうすると、既存のLCDフィルタよりも優れた色域が提供される。既存のLCDフィルタをより厚くすることによって色域を同様に改善する（実施例9）と、表8からわかるように輝度の低下がより大きくなろう。したがって本発明により、電子式ディスプレイにおいて、既存のタイプのLCDカラー・フィルタでは必ず起こるであろう輝度の低下なしに色域が改善される。

この利点は、電力と寿命の比較でも見られる。電力と寿命のモデルを用い、本発明のフィルタを有するOLEDディスプレイを駆動するのに必要な電力と、比較用フィルタ2を有する同じディスプレイを駆動するのに必要な電力を予想するとともに、電力の計算値を用いてこのようなディスプレイの寿命を予想した。その結果を以下の表に示す。

表10から、本発明のフィルタは、％NTSCx, y比が同じそれぞれの比較用フィルタ2と比べると、OLEDディスプレイの用途で電力が低下し、寿命が改善されていることがわかる。ディスプレイの電力がより少ないことと寿命がより長いことの両方とも、本発明のフィルタが比較用フィルタ2よりもサブ画素の伝達効率が改善されていることによって生じる。電力消費と寿命のデータは、適切なフラット・パネル・ディスプレイの性能モデルを用い、特にD65白色点でのピーク輝度を450cd/m²に設定したOLEDディスプレイに関して計算した。他のディスプレイ性能モデル、または実際の電力／寿命測定値を用い、色と輝度に関して同じ白色点に設定したディスプレイが同じ％NTSCx, y比のときに本発明のフィルタが比較用フィルタ2よりも優れていることを示すことができる。

上記のOLEDデバイスに関して説明したのと同様にして、上記のカラー・フィルタを標準光源Cとカスケードにした。以下の表に％NTSCx, y比の結果を示してある。

同様にして、上記のカラー・フィルタを標準光源D65とカスケードにした。以下の表に％NTSCx, y比の結果を示してある。

同様にして、上記のカラー・フィルタをCCFL光源とカスケードにした。以下の表に％NTSCx, y比の結果を示してある。

表11〜表13はどれも、本発明の赤色フィルタ、青色フィルタ、緑色フィルタのそれぞれが既存のLCDフィルタと比べて改善された色域を提供することを示している。したがってこの改善は1つの光源に限定されない。改善状態を以下の表に示してある。

本発明の個々のカラー・フィルタは、比較用カラー・フィルタと置き換えると色域が改善される。本発明のフィルタを組み合わせるとより改善される。本発明の赤色フィルタ、青色フィルタ、緑色フィルタの組み合わせにより、光源に応じて％NTSCx, y比が95〜100％よりも大きくなる。本発明のカラー・フィルタは、広帯域OLED発光体とともに用いると色と効率に関して著しく有利になる。しかし本発明のカラー・フィルタは、他のタイプのディスプレイとともに用いても色に関して著しく有利になる。本発明のカラー・フィルタは、液晶ディスプレイで使用すると、または広帯域OLEDバックライトまたは従来のバックライト（例えば冷陰極蛍光）とともに使用すると、色域を改善することができる。

本発明をいくつかの好ましい実施態様を特に参照して詳細に説明してきたが、本発明の精神と範囲でさまざまなバリエーションや変更が可能であることが理解されよう。

この明細書で引用した特許とそれ以外の刊行物は参考としてこの明細書に組み込まれているものとする。

10 電子式ディスプレイ
15 電子式ディスプレイ
20a 画素群
20b 画素群
20c 画素群
20d 画素群
21a 画素
21b 画素
21c 画素
21d 画素
25a 赤色フィルタ
25b 緑色フィルタ
25c 青色フィルタ
30a アノード
30b アノード
30c アノード
35 正孔注入層
40 正孔輸送層
45 発光層
50 発光層
55 電子輸送層
60 電子注入層
70 有機EL素子
80 OLED基板
85 フィルタ基板
90 カソード

Claims (15)

1. 光源とカラー・フィルタ・セットを備える電子式ディスプレイであって、そのカラー・フィルタ・セットが、下記ａ〜ｃ：
   a．緑色フィルタ層を有する、広帯域発光ＯＬＥＤ素子用の緑色フィルタであって、
   緑色フィルタ層には、
   1)600nm〜700nmの1つの波長に最大吸収率を有する第1の顔料であって、第1の顔料粒子の少なくとも90体積％が50nm未満の粒径であり、かつ、第1の顔料粒子の10体積％以下が5nm未満の粒径であるものと、
   2)400〜500nmの1つの波長に最大吸収率を有する第2の顔料であって、第2の顔料粒子の少なくとも90体積％が50nm未満の粒径であり、かつ、第2の顔料粒子の10体積％以下が5nm未満の粒径であるものと
   が含まれ、該緑色フィルタ層は、520nmの波長で透過率が60％以上であり、480nmの波長で透過率が10％以下であり、590nmの波長で透過率が10％以下であり、
   さらに該緑色フィルタ層の透過率ピークの半値幅は80nm以下である、緑色フィルタと；
   b．青色フィルタ層を有する青色フィルタと；
   c．赤色フィルタ層を有する赤色フィルタと
   を含み、かつ、該電子式ディスプレイによって規定される色域の％NTSCx, y比が88％よりも大きい、電子式ディスプレイ。
2. 前記緑色フィルタ層の透過率が、593〜700nmの波長範囲にわたり1％未満であり、かつ、480〜400nmの波長範囲にわたり1％未満である、請求項1に記載の電子式ディスプレイ。
3. 前記第1の顔料粒子の10体積％以下が10.4nm未満の粒径であり、かつ、前記第2の顔料粒子の10体積％以下が7.4nm未満の粒径である、請求項1に記載の電子式ディスプレイ。
4. 前記第1の顔料が、架橋したアルミニウムフタロシアニンである、請求項1に記載の電子式ディスプレイ。
5. 前記緑色フィルタ層が、CIE標準光源D65を用いて1931 CIE XYZ測色システムの色度座標（x, y）を計算したときに0.19≦x≦0.24、0.68≦y≦0.72を満たしている、請求項1に記載の電子式ディスプレイ。
6. 光源とカラー・フィルタ・セットを備える電子式ディスプレイであって、そのカラー・フィルタ・セットが、下記ａ〜ｃ：
   a．緑色フィルタ層を有する緑色フィルタと；
   b．青色フィルタ層を有する、広帯域発光ＯＬＥＤ素子用の青色フィルタであって、
   青色フィルタ層には、
   1)550nm〜650nmの1つの波長に最大吸収率を有する第1の顔料であって、第1の顔料粒子の少なくとも90体積％が50nm未満の粒径であり、かつ、第1の顔料粒子の10体積％以下が5nm未満の粒径であるものと、
   2)500〜600nmの1つの波長に最大吸収率を有する第2の顔料であって、第2の顔料粒子の少なくとも90体積％が50nm未満の粒径であり、かつ、第2の顔料粒子の10体積％以下が5nm未満の粒径であるものと
   が含まれ、該青色フィルタ層は、450nmの波長で透過率が60％以上であり、515〜700nmの範囲のすべての波長で透過率が10％以下である、青色フィルタと；
   c．赤色フィルタ層を有する赤色フィルタと
   を含み、かつ、該電子式ディスプレイによって規定される色域の％NTSCx, y比が70％よりも大きい、電子式ディスプレイ。
7. 前記青色フィルタ層の透過率が、526〜700nmの波長範囲にわたり1.5％以下である、請求項6に記載の電子式ディスプレイ。
8. 前記第1の顔料粒子の10体積％以下が10.0nm未満の粒径であり、かつ、前記第2の顔料粒子の10体積％以下が9.3nm未満の粒径である、請求項6に記載の電子式ディスプレイ。
9. 前記第1の顔料が、メタロフタロシアニン顔料である、請求項6に記載の電子式ディスプレイ。
10. 前記第2の顔料が、ジオキサジン顔料である、請求項6に記載の電子式ディスプレイ。
11. 前記青色フィルタ層が、CIE標準光源D65を用いて1931 CIE XYZ測色システムの色度座標（x, y）を計算したときに0.134≦x≦0.15、0.03≦y≦0.06を満たしている、請求項6に記載の電子式ディスプレイ。
12. 光源とカラー・フィルタ・セットを備える電子式ディスプレイであって、そのカラー・フィルタ・セットが、下記ａ〜ｃ：
    a．緑色フィルタ層を有する緑色フィルタと；
    b．青色フィルタ層を有する青色フィルタと；
    c．赤色フィルタ層を有する、広帯域発光ＯＬＥＤ素子用の赤色フィルタであって、
    赤色フィルタ層には、450nm〜575nmの範囲内の1つの波長に最大吸収率を有する単一種類の顔料であって、該顔料粒子の少なくとも90体積％が50nm未満の粒径であり、かつ、該顔料粒子の10体積％以下が5nm未満の粒径であるものが含まれ、該赤色フィルタ層は、650nmの波長で透過率が80％以上であり、585nmの波長で透過率が10％以下であり、580〜410nmの波長範囲にわたり2％以下である、赤色フィルタと
    を含み、かつ、該電子式ディスプレイによって規定される色域の％NTSCx, y比が70％よりも大きい、電子式ディスプレイ。
13. 前記赤色フィルタ層の透過率が、580〜406nmの波長範囲にわたり0.5％未満である、請求項12に記載の電子式ディスプレイ。
14. 前記顔料粒子の10体積％以下が11.4nm未満の粒径である、請求項12に記載の電子式ディスプレイ。
15. 前記赤色フィルタ層が、CIE標準光源D65を用いて1931 CIE XYZ測色システムの色度座標（x, y）を計算したときに0.665≦x≦0.68、0.30≦y≦0.34を満たしている、請求項12に記載の電子式ディスプレイ。

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