TWI400489B - 紅色濾光片及包含紅色濾光片的顯示裝置 - Google Patents

紅色濾光片及包含紅色濾光片的顯示裝置 Download PDF

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Description

紅色濾光片及包含紅色濾光片的顯示裝置
本發明係關於用於電子顯示器之彩色濾光片。
近年來，影像顯示裝置具有高解析度及高畫面品質已變為必要，且需要該等影像顯示裝置具有較低功率消耗且為薄、輕質的，且自寬廣角度可見。由於該等要求，已開發顯示裝置(顯示器)，其中薄膜有效元件(薄膜電晶體，亦稱作TFT)形成於玻璃基板上，接著於頂部上形成顯示元件(例如，用以產生光之有機發光二極體層，或用以阻斷來自背光之光的液晶層)。
關於組合發白光裝置與彩色濾光片之顯示器的問題在於發射器與彩色濾光片之組合必須提供良好色域用於重現寬廣範圍之色彩。以此方式使用之彩色濾光片必須具有良好分光特徵、對於預定可見光區域具有充足透射且在可見光譜之其他區域中無不必要透射。
已進行大量工作來識別用於液晶顯示器(LCD)之良好彩色濾光片及彩色濾光片組合，例如，"Liquid Crystal Displays", Ernst Leudner ed., John Wiley & Sons (2001)，第28至296頁；"High Performance Pigments"，Hugh M. Smith、John Wiley & Sons，第264至265頁；Kudo等人，Jpn. J. Appl. Phys ., 37 (1998)，第3594至3603頁；Kudo等人，J. Photopolymer Sci. Tech . 9 (1996)，第109至120頁；Sugiura,J. of the SID , 1(3)(1993)，第341至346頁；FU等 人，SPIE，第3560卷，第116至121頁；Ueda等人之美國專利第6,770,405號；及Machiguchi等人之美國專利第6,713,227號及第6,733,934號。
雖然存在該等改良，但顯示器彩色重現仍充滿損害。舉例而言，如由Fink在"Color Television Standards"，McGraw-Hill，New York (1955)中所描述，以及在推薦ITU-R BT.709-5，"Parameter values for the HDTV standards for production and international programme exchange"中所描述，關於彩色電視色域之標準很少被滿足。之前的NTSC參考描述了具有x=0.67且y=0.33之1931 CIE x,y色度座標之良好紅基色，而良好綠基色具有x=0.21且y=0.71之座標。之後的HDTV參考將良好藍基色界定為具有x=0.15且y=0.06之座標的原始PAL/SECAM藍色。市售電視不符合此等標準且具有受損害之色域。Takizawa在US 2004/0105265中教示可達成高達0.65之x值及高達0.33之y值之紅色濾光片，其在x上不符合NTSC參考的紅基色。Yamashita在US 6,856,364中教示可達成高達0.665之x值及處於0.31至0.35之範圍內的y之紅色濾光片。雖然此為勝於Takizawa之改良，但滿足或超過NTSC基色之x值的紅基色會導致較純的紅色。Yamashita進一步教示x值可在0.13至0.15之範圍內變動且y值僅可低至0.08的藍色濾光片，及x值可在0.22至0.34之範圍內變動，y值在0.56至0.65之範圍內變動的綠色濾光片。此等濾光片均不符合各別所要基色的x,y值(若達成各別所要基色的x,y值，則會分別導致較純 的藍色及綠色)。
另外，通常可購得之液晶顯示器經常使用諸如冷陰極螢光燈(CCFL)之背光。一通常可購得之CCFL源之特徵在於，雖然其提供由可見光譜之多種波長所組成的白光，但光經常在光譜之少數窄頻帶上較為密集。此等頻帶大體集中於光譜之紅色、綠色及藍色區域。對於該等光源而言所需之彩色濾光片無需特別窄以提供良好色域。舉例而言，紅色濾光片可允許透射"尾部"伸入光譜之部分綠色區域內，只要尾部區域不包括主要綠光發射峰且仍可以該光源提供良好色彩。
有機發光二極體(OLED)提供另一光源用於顯示器。不同於具有單一全顯示光源之LCD，OLED顯示器僅在既定時間於需為明亮之像素處產生光。因此，對於OLED裝置而言有可能提供在正常使用下具有經減少之功率需求的顯示器。已大量關注彩色顯示器中之寬頻帶發射OLED裝置。該顯示器之每一像素與作為彩色濾光片陣列(CFA)之一部分的彩色濾光片元件耦接以達成像素化多色顯示器。寬頻帶發射結構對於所有像素為共用的，且由觀察者所感知之最終色彩由彼像素之相應的彩色濾光片元件所規定。因此，可在不需要對發射結構之任何圖案化之情況下製造多色或RGB裝置。白色CFA頂部發射裝置之實例展示於US 6,392,340中。Kido等人在Science , 267, 1332 (1995)中及在Applied Physics Letters , 64, 815 (1994)中，Littman等人在美國專利第5,405,709號中，以及Deshpande等人在Applied Physics Letters , 75, 888 (1999)中報道了白光產生OLED裝置。白光產生OLED裝置之其他實例已報道於美國專利第5,683,823號中及JP 07,142,169中。
一寬頻帶OLED顯示器之性質在於，雖然其可於不同波長在發射強度上稍有變化，但其大體不具有CCFL源之強峰特徵。因此，在與CCFL顯示器耦接時提供充足色域之普通彩色濾光片對於OLED顯示器可能不提供良好結果。以上"尾部"伸入光譜之綠色區域之一部分中的紅色濾光片實例可提供CCFL源充足紅光發射，但完全不適於與OLED裝置一同使用。
因此，製造可與寬頻帶OLED裝置耦接以提供具有改良色彩再現之顯示器的彩色濾光片為待解決之問題。
因此，本發明之目標為提供一用以(特定言之連同寬頻帶發射OLED裝置)提供經改良之色彩再現的紅色濾光片；含有濾光片之顯示器；及製造濾光片之方法。經改良之色彩再現包括經改良之色域及相關性質，諸如經改良之1931 CIE x,y色度座標及經改良之光譜曲線形狀。
藉由具有紅色濾光層之紅色濾光片達成此目標，該紅色濾光片包含：a.在450nm至575nm之範圍內之波長處具有一最大吸收之顏料；及b.其中該紅色濾光層在1931 CIE XYZ比色系統中具有色度座標(x, y)，其係藉由使用CIE標準照明體D65所算得並 滿足表達式0.665x0.68及0.30y0.34。
優勢
一本發明之優勢在於其可產生具有相對於現有顯示器改良的色彩與效率之組合的彩色顯示器。本發明可提供較佳色域及因此較佳的色彩再現。雖然現有彩色濾光片可藉由使用較厚濾光片來提供較佳色域，但本發明可以經減少之效率損失來提供經改良之色域。本發明之另一優勢在於其可消除在紅色濾光片中對於輔助黃色著色劑的需要。
術語"電子顯示器"指代電子實體控制顯示器之不同區域之強度的顯示器。該等電子實體可包括(例如)被動式矩陣顯示器中之面板外驅動器及一系列水平及垂直電極，或主動式矩陣顯示器中的薄膜電晶體(TFT)之陣列。該等顯示器可包括液晶顯示器(LCD)及有機發光二極體(OLED)顯示器。術語"OLED顯示器"、"OLED裝置"或"有機發光顯示器"以包含有機發光二極體作為像素之顯示裝置的其技術公認之含義而經使用。術語"多色"用以描述能夠在不同區域中發射具有不同色調之光的顯示面板。特定言之，其用以描述能夠顯示具有不同色彩之影像的顯示面板。此等區域未必為鄰接的。術語"全色"通常用以描述能夠至少在可見光譜之紅色、綠色及藍色區域中發射且以色調之任何組合顯示影像的多色顯示面板。可由既定顯示器產生的色彩之完整集合通常被稱為顯示器之色域。紅色、綠色及藍色構成三基色，可藉由適當混合而自三基色產生所有其他色彩。 然而，用以擴展色域或處於裝置之色域內的額外色彩之使用為可能的。術語"色調"指代在可見光譜內之光發射的強度分布，其中不同色調展現色彩上的在視覺上可辨別之差異。術語"像素"以其技術公認用法而經使用來指定顯示面板之一可受激而獨立於其他區域發光的區域。認識到在全色系統中，具有不同色彩之若干個像素將被一同使用以產生寬廣範圍之色彩，且觀察者可將該群組稱作單一像素。出於此論述之目的，該群組將被視作若干不同色彩之像素。
術語"最大吸收"及"最大透射"在用於本文中時分別指代彩色濾光片及彩色濾光層在光譜之可見部分內(亦即，自400nm至700nm)的最大光吸收及最大光透射。紅色濾光片為大體上在600nm至700nm之範圍中具有最大透射之彩色濾光片。綠色濾光片為大體上在500nm至600nm之範圍中具有最大透射之彩色濾光片。藍色濾光片為大體上在400nm至500nm之範圍中具有最大透射之彩色濾光片。
圖1說明可用於使用本發明之電子顯示器的實例像素組態。圖1a展示具有像素群組20a之裝置的條帶圖案組態。像素群組20a包括紅色、綠色及藍色之色域界定像素21a、21b及21c。圖1a為RGB顯示器之普通實例。圖1b展示具有像素群組20b之裝置的組態，該像素群組20b包括紅色、綠色及藍色之色域界定像素21a、21b及21c以及額外像素21d，該額外像素21d可為色域內像素(例如，白色)或者可為另一色域界定像素。一利用圖1b之普遍配置為RGBW顯 示器，其中顯示器之部分(例如，色域內像素21d)將不具有彩色濾光片。圖1c展示具有像素群組20c之裝置的另一圖案組態。圖1d展示具有像素群組20d之裝置的另一圖案組態。其他圖案亦可應用於本發明中，包括具有4個以上像素之圖案。雖然在上文提及之實例中，將像素展示為以特定次序排列，但像素可在其他實施例中以不同次序排列，且其他實施例可具有具不同大小及形狀之像素。
彩色濾光片及顯示器具有眾多可實踐本發明之組態。現轉向圖2a，其展示一可與本發明一同使用的底部發射電子顯示器10之實施例的橫截面圖。電子顯示器10為此項技術中所熟知的OLED裝置。在OLED基板80上具有有機電致發光(EL)元件70，該有機電致發光(EL)元件70包含電洞注入層35、電洞傳送層40、發光層45及50、電子傳送層55及電子注入層60。藉由陰極90及陽極30a、30b及30c來提供電流。顯示器包括至少三個單獨的濾光片，例如紅色濾光片25a、綠色濾光片25b及藍色濾光片25c，該等濾光片中之每一者為單獨的發射單元，其分別具有其自己的陽極30a、30b及30c。
經常將彩色濾光片提供於基板上。在圖2a中，基板亦為裝置基板80。現轉向圖2b，其展示具有彩色濾光片之電子顯示器的另一實施例。電子顯示器15為頂部發射裝置。已於單獨的彩色濾光片基板85上提供彩色濾光片25a、25b及25c並在提供電子及發射層之後，將該彩色濾光片基板85置放於電子顯示器上。應瞭解，此項技術中普遍已知的彩 色濾光片之其他配置可與本發明一同使用。此外，可使用電子顯示器之其他實施例，例如串接式OLED裝置、液晶顯示器等等。
彩色濾光片顏料製備
已在此項技術中使用之用於彩色濾光片顏料之研磨通常產生具有高達500nm之寬廣範圍粒徑的材料。已發現，藉由將顏料粒子研磨至較窄粒徑範圍(其中粒徑主要小於100nm)產生經改良的彩色濾光片性質。用於產生此類型之粒子的方法已由Santilli等人在US 5,738,716中，且由Czekai等人在US 5,500,331中教示。此方法在本文中將被稱為微介質研磨。
由顏料製備彩色濾光片之製程通常涉及三個步驟：(a)用以使顏料分解為一次粒子(primary particle)之分散液的分散或研磨步驟；(b)經分散之顏料濃縮物由載劑及可包括其他顏料分散液之其他附加物稀釋成為塗層強度顏料分散液的稀釋及/或混合步驟；及(c)自該塗層強度顏料分散液塗佈一彩色濾光層至基板上。可將步驟(a)進一步詳述為：(a1)提供顏料混合物，其含有顏料及用於顏料之載劑，及(視情況)分散劑；(a2)將顏料混合物與研磨介質混合；(a3)將混合物引入高速研磨機中；(a4)研磨混合物以獲得顏料分散液，其中顏料粒子具有所要大小；及(a5)將分散液自研磨介質中分離出。
在研磨步驟中，顏料通常係連同硬質、惰性研磨介質懸浮於載劑(通常為與塗層強度漿料中之載劑相同的載劑) 中。供應此顏料分散液機械能，且研磨介質與顏料之間的碰撞使得顏料去聚集成其一次粒子。通常係在顏料分散液中添加分散劑或穩定劑或兩者以有助於原顏料之去聚集，保持膠狀粒子之穩定性，且延緩粒子再聚集及沈降。
許多不同類型之材料皆可用作研磨介質，諸如玻璃、陶瓷、金屬及塑膠。在一有用實施例中，研磨介質可包含較佳地在形狀上大體上為球形之粒子，例如珠粒，其本質上係由聚合樹脂所組成。理想地，珠粒具有在10微米至100微米之範圍內的大小，如Czekai等人所描述。
大體而言，適於用作研磨介質之聚合樹脂在化學及物理上為惰性的，大體上無金屬、溶劑及單體，且具有充足硬度及脆度以使得其能夠避免在研磨期間碎裂或粉碎。合適聚合樹脂包括諸如與二乙烯苯交聯之聚苯乙烯的交聯聚苯乙烯、苯乙烯共聚物、諸如聚甲基丙烯酸甲酯之聚丙烯酸酯、聚碳酸酯、諸如DerlinTM 之聚縮醛、乙烯基氯聚合物及共聚物、聚氨基甲酸酯、聚醯胺、例如TeflonTM 之聚四氟乙烯、及其他含氟聚合物、高密度聚乙烯、聚丙烯、諸如醋酸纖維素之纖維素醚及纖維素酯、聚甲基丙烯酸羥乙酯、聚丙烯酸羥乙酯、諸如聚矽氧烷的含有聚矽氧之聚合物及其類似物。聚合物可為生物可降解的。例示性生物可降解聚合物包括聚丙交酯、聚乙交酯、丙交酯與乙交酯之共聚物、聚酸酐、聚亞胺碳酸酯、聚(N-醯基羥脯胺酸)酯、聚(N-十六醯基羥脯胺酸)酯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚原酸酯、聚己內酯及聚磷氮烯。聚合樹脂可具有 0.9g/cm3 至3.0g/cm3 之密度。較高密度之樹脂尤為有用，因為咸信此等樹脂提供更為有效的粒徑減小。尤為有用的係以苯乙烯為主的交聯或未交聯之聚合介質。
研磨可在任何合適研磨機中發生。合適研磨機包括噴氣研磨機、輥磨機、球磨機、磨碎機、振動研磨機、行星式研磨機、砂磨機及珠粒研磨機。高速研磨機尤為有用。就高速研磨機而言，吾人意謂能夠將研磨介質加速至大於5公尺每秒之速度的研磨裝置。研磨機可含有旋轉軸連同一或多個葉輪。在該研磨機中，賦予介質之速度近似等於葉輪之圓周速度，該圓周速度為葉輪每分鐘之轉數、π及葉輪直徑之乘積。舉例而言，當具有40mm之直徑的考勒斯型鋸齒狀葉輪以9,000rpm操作時，在其中達成足夠的研磨介質速度。研磨介質、顏料、液體分散液介質及分散劑之有用比例可在較廣範圍內變化，且視(例如)所選特定材料及研磨介質之大小及密度等等而定。可以連續或分批模式來進行該製程。
在分批研磨中，藉由使用簡單的混合來製備<100μm的研磨介質、液體、顏料及分散劑之漿料。可在諸如高速磨碎機、振動研磨機、球磨機等等之習知高能量分批研磨製程中研磨此漿料。研磨此漿料歷時預定長度之時間以允許活性材料粉碎為最小粒徑。在研磨完成之後，藉由以一針對研磨介質而非針對被研磨之顏料的障壁(例如，具有5μm之微孔大小的過濾器)而進行之簡單篩分或過濾而將活性材料之分散液與研磨介質分離。
在連續介質再循環研磨中，<100μm的研磨介質、液體、顏料及分散劑之漿料可連續地自儲料容器再循環通過習知介質研磨機，該介質研磨機具有經調整為>100μm以允許貫穿迴路的介質之自由通過的介質分離篩網。在研磨完成之後，藉由簡單篩分或過濾而將活性材料之分散液與研磨介質分離。
藉由以上模式中之任一者，研磨機研磨物之成份的有用量及比率將視特定材料而較大地變化。研磨混合物之內容包含研磨機研磨物及研磨介質。研磨機研磨物包含顏料、分散劑及諸如水之液體載劑。對於水性過濾漿料，顏料通常以排除研磨介質，1至50重量%而存在於研磨機研磨物中。顏料與分散劑之重量比為20:1至1:2。高速研磨機為高攪動裝置，諸如由Morehouse-Cowles、Hockmeyer等人所製造之裝置。
分散劑為研磨機研磨物中另一重要的成份。有用分散劑包括硫酸鹽(例如，十二烷基硫酸鈉)、磺酸鹽(例如，N-甲基-N-油醯基牛磺酸酯)、丙烯酸及苯乙烯-丙烯酸共聚物(諸如揭示於美國專利第5,085,698號及第5,172,133號中之共聚物(例如，Joncryl 678))，及諸如揭示於美國專利第4,597,794號中的磺化聚酯及苯乙烯。上文結合顏料可用性而引用之其他專利亦揭示多種有用分散劑。用於實例中之分散劑為N-甲基-N-油醯基牛磺酸鉀(KOMT)及Joncryl 678。
研磨時間可較大地變化且視所選顏料、機械構件及駐留 條件、初始及所要最終粒徑等等而定。對於使用上文所述之有用顏料、分散劑及研磨介質之水性研磨機研磨物，研磨時間通常將在1小時至100小時之範圍內變動。藉由過濾而方便地將被研磨之顏料濃縮物與研磨介質分離。
用於顏料之載劑可為水性載劑介質或非水溶劑。有用溶劑已由Czekai等人揭示，且亦在US 5,145,684、US 5,679,138及EP 498,492中經揭示。水性載劑介質為水、水性鹽溶液或包含水及至少一水溶性共溶劑之水性溶劑混合物。對合適混合物之選擇視特定應用之需要，諸如所要表面張力及黏度、所選顏料、彩色濾光層之乾燥時間及顏料分散液將塗佈於上面的材料之類型而定。可選擇的水溶性共溶劑之代表性實例包括(1)醇，諸如甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、第二丁醇、第三丁醇、異丁醇、呋喃甲醇及四氫糠醇；(2)酮或酮醇，諸如丙酮、甲基乙基酮及二丙酮醇；(3)醚，諸如四氫呋喃及二惡烷；(4)酯，諸如乙酸乙酯、乳酸乙酯、碳酸乙二酯及碳酸丙二酯；(5)多元醇，諸如乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、丙二醇、四甘醇、聚乙二醇、甘油、2-甲基-2,4-戊二醇、1,2,6-已三醇及硫甘醇；(6)自烷二醇衍生之較低碳烷單醚或二醚，諸如乙二醇單甲(或乙)醚、二乙二醇單甲(或乙)醚、丙二醇單甲(或乙)醚、三乙二醇單甲(或乙)醚及二乙二醇二甲(或乙)醚；(7)含氮環狀化合物，諸如吡咯啶酮、N-甲基-2-吡咯啶酮及1,3-二甲基-2-咪唑烷酮；及(8)含硫化合物，諸如二甲亞碸及四氫噻吩碸。
有用非水溶劑包括烴、醇、多元醇、醚及酯。已知對於此製程有用之溶劑包括甲苯、己烷、乙醇、丁醇、乙二醇及PGMEA。
此處理產生顏料粒子，其中至少90重量%之粒子具有小於300nm之粒徑。經常，100%之粒子具有小於300nm，且便利地，小於200nm之粒徑。100%之粒子具有小於100nm之粒徑為合適的；然而，此並非在所有情況下均為可能的，且至少90體積%之顏料粒子具有小於100nm，且理想地，小於50nm之粒徑為有用的。在一些情況中，90體積%之顏料粒子可具有小於30nm之粒徑。有用地，不超過10體積%之顏料粒子具有小於5nm之粒徑。
塗層強度分散液製備
大體而言，需要以濃縮研磨機研磨物之形式來製造顏料分散液，隨後將其稀釋至適當濃度且在必要時對其進行進一步處理以用於塗佈中。此技術允許自設備製備較大量之顏料漿料。若在溶劑中製造研磨機研磨物，則可以水及/或(視情況)其他溶劑來將其稀釋至適當濃度。若在水中製造研磨機研磨物，則可以額外的水或水溶性溶劑來將其稀釋至所要濃度。若彩色濾波片需要顏料之混合物，則在此點處混合已分別經研磨之顏料分散液為有用的。藉由稀釋及/或混合，將顏料分散液調整至對於特定應用之所要黏度、色彩、色調、飽和密度及覆蓋區域。
對於大多數彩色濾光片塗佈應用而言，在有機顏料之情況下，塗佈分散液可含有總分散液組合物之高達大約30重 量%，但一般將處於大約0.1重量%至20重量%之範圍內，且便利地大約5重量%至15重量%之範圍內的顏料。若選擇無機顏料，則分散液與使用有機顏料之可比分散液的情況相比將傾向於含有較高重量百分比之顏料，且在一些情況下可高達大約75%，因為無機顏料一般具有比有機顏料高的比重。
水性載劑介質之量處於基於分散液之總重量，大約70重量%至98重量%，且便利地大約80重量%至95重量%之範圍內。水與諸如二乙二醇之多元醇的混合物作為水性載劑介質為有用的。在水與二乙二醇之混合物的情況下，載劑介質通常含有30%之水/70%之二乙二醇至95%之水/5%之二乙二醇。有用比率為大約60%之水/40%之二乙二醇至95%之水/5%之二乙二醇。百分比係基於載劑介質之總重量。
可需要於混合物中添加額外分散劑。上文已描述有用分散劑。
塗佈既定表面之能力可受塗層強度分散液之表面張力的影響。藉由添加少量界面活性劑來完成對表面張力之控制。可經由簡單的試錯法實驗來判定待使用之界面活性劑的含量。可自美國專利第5,324,349號、第4,156,616號及第5,279,654號中揭示之界面活性劑以及許多其他界面活性劑選擇陰離子、非離子及陽離子界面活性劑。商用界面活性劑包括購自Air Products之Surfynols®、購自DuPont之Zonyls®及購自3M之Fluorads®。對於此等分散液有用之界面活性劑為購自Dixie Chemical之界面活性劑10G。
顏料之塗佈
為了形成彩色濾光片，經常將顏料塗佈至基板上。舉例而言，可將包括顏料之彩色濾光層塗佈至多種硬質及非硬質的透明或半透明材料(諸如玻璃或塑膠)中之任一者上。基板可為單獨用於形成彩色濾光片之基板，可將其附著至顯示裝置上。在另一實施例中，基板亦可具有其他用法。舉例而言，可將彩色濾光層或彩色濾光層之陣列塗佈至底部發射顯示裝置基板之底部上。在另一有用實施例中，可將顏料塗佈於形成顯示裝置之一部分的發射層頂部上。顯示裝置可為電子顯示器，諸如LCD顯示器或OLED顯示器。
多種熟知塗佈及印刷技術中之任一者可用以自塗層強度顏料分散液製備彩色濾光片。此等技術可包括(但不限於)擠壓型漏斗(X-漏斗)塗佈、旋塗、噴塗、超音波噴塗、刮刀塗法及凹板印刷式塗佈。分散液可為水性或非水的。通常接著允許所塗佈之分散液乾燥以形成固態或半固態塗層。或者，漿料可包括(例如)膠凝材料或交聯單體以產生固態或半固態塗層。塗層強度顏料分散液可包括此項技術中所熟知對圖案化彩色濾光片(例如，在用於電子顯示器之有色像素陣列中)有用的一或多種光阻化合物。在該情況下，對所塗佈分散液之處理可包括用以形成圖案化彩色濾光片之圖案化曝光及後曝光處理。
最終的彩色濾光層理想地包含至少10重量%之彩色顏料，便利地至少25重量%之彩色顏料，且有用地至少50重 量%之彩色顏料。
紅色濾光片顏料
根據本發明之有用紅色濾光片在光譜之紅色區域中具有良好透光性及在光譜之綠色及藍色區域中具有良好光吸收性。此通常已藉由使用兩種顏料達成：在光譜之紅色區域中具有良好透射之紅色顏料，及在400nm至500nm之範圍內之波長處具有最大吸收的黃色顏料。黃色顏料已普遍用以減少通過紅色濾光片之殘餘藍光之透射以產生良好的紅色。一些濾光片已僅藉由使用紅色顏料而製成。然而，此等濾光片因有過度藍光透射，且不適合用於例如OLED顯示器之一些電子顯示器中。
已出乎意料地發現，本發明對紅色顏料之應用可產生在光譜之綠色及藍色區域中具有良好吸收的紅色濾光片，其中該顏料本質上係由單一紅色顏料組成，而無包含如先前技術所需要之黃色顏料的必要性。一此紅色濾光片之有用實施例具有一顏料，該顏料在紅色區域中具有良好透射及在450nm至575nm之範圍內之波長處具有最大吸收。滿足此等要求之有用顏料為二酮基吡咯并吡咯顏料，且便利地為顏料紅色254。
當如本文所述般製得顏料粒子時，由該等分散液製備之彩色濾光層在可見光譜之紅色區域中可具有良好透射，同時在光譜之其他區域中具有良好吸收。如此製備之紅色濾光層可在650nm之波長處具有80%或更多之最大透射，在585nm之波長處不超過10%之最大透射，及在580nm至 410nm之範圍內之所有波長處不超過5%之最大透射。有用地，紅色濾光層在580nm至410nm之範圍內之所有波長處具有不超過2%之透射，在575nm至410nm之範圍內之所有波長處不超過1%之透射，及在400nm處不超過2%的透射。該濾光層在1931 CIE XYZ比色系統中具有色度座標(x,y)，當其係使用CIE標準照明體D65或標準照明體C所算得時，滿足0.665x0.68及0.30y0.34之表達式，其條件為該座標組合係處於由1931 CIE x,y色度圖所界定之光譜軌跡內。如將見到般，此為非常純之紅色。
分散液製備
對顏料紅色254分散液之製備 藉由將60g顏料紅色254 Irgaphor Red BT-CF (Ciba Specialty Chemicals)、18g N-油烯基-N-甲基牛磺酸鉀分散劑、222g高純度水及360g的由交聯聚苯乙烯二乙烯基苯構成之50微米之研磨介質添加至套以冷卻水的2L之不鏽鋼容器而製備顏料紅色254之混合物。藉由50mm直徑之高剪切考勒斯分散器葉片以3200rpm之平均速率攪拌混合物52小時。在研磨之後，藉由經由5微米之玻璃纖維過濾器而進行的過濾將分散液與研磨介質分離且進一步以高純度水將其稀釋至12.18重量%顏料之濃度。
表1展示顏料、分散劑及水在以上製備之分散液中的相對量，如下文所述使用該等分散液來製造彩色濾光片。表1亦展示顏料在分散液中之粒徑分布，如藉由使用Microtrac® UPA150粒子分析器之動態光散射所量測。藉 由透射光顯微法以1110X之放大率進行的對分散液之檢查展示所有粒子良好地分散。
濾光片製備
本發明紅色濾光片(R i ) 將10g的以上顏料紅色254分散液與5g Joncryl 678及2滴10%的界面活性劑10G溶液混合。接著藉由使用x-漏斗注射塗佈器以3.5cm3 /ft2 之速率將所得漿料塗佈至聚酯薄片上。此提供在乾燥時具有8.4微米之平均厚度的塗層。
第一對照濾光片 自市售LCD電視獲得對照紅色濾光片1(Rc1 )。
藉由具有整合濾光片之Perkin-Elmer Lambda 12質譜儀量測以上濾光片之可見透射光譜。結果展示於下表中。
如以藍移尾部之580nm及585nm的透射值所示般，本發明紅色濾光片具有比對照紅色濾光片更銳利之銳波。另外，對照紅色濾光片之透射係自508nm處之0.5%上升至400nm處之11%，而本發明紅色濾光片從580nm下至406nm處係保持小於0.5%且於400nm處僅上升至1%。此等兩個光譜透射特徵意謂本發明紅色濾光片由於在可見光譜之綠色及藍色部分中的極低透射而為比對照紅色濾光片純的紅色，此歸因於本發明濾光片中顏料之較小的粒徑。
濾光片之色彩純度可進一步藉由激發純度而得到論證，激發純度為用以量測繪製於1931 CIE色度圖上之色點之純度的普遍CIE量度。如奧地利維也納之CIE中央局所出版之"Colorimetry"，CIE Publication 15:2004第3版中所描述，所選照明體之光譜特徵可與彩色濾光片之光譜透射級聯，且與1931 CIE配色函數級聯。此級聯之結果為1931 CIE色 度圖上關於一既定照明體之組色度座標。激發純度為接合照明體點與色點之線段的長度相對於接合照明體點、色點及光譜軌跡點之線段的長度。具有1.0之激發純度的色彩位於光譜軌跡上且表示可能的最純之光譜色彩。可藉由下式而進一步計算與預定標準之差異：
ΔCIE x,y=SQRT[(x1 -xNTSC )2 +(y1 -yNTSC) 2 ]
當紅色濾光片與CIE標準照明體C及1931 CIE配色函數級聯時，表3展示所得色度座標。
對於本發明紅色濾光片之所得CIE色度座標在約與對照紅色濾光片相同之y處在x上較高，此使得本發明紅色橙色程度較小且因此為更純之紅色。本發明紅色具有比對照紅色濾光片1高的激發純度；其距係處於1.0之激發純度之NTSC紅基色的最純光譜色彩僅0.02之遠。NTSC紅基色為迄今製造的最純標準紅基色。在於1953年設定NTSC標準時，紅基色係基於磷酸鋅。磷酸鋅NTSC紅基色之亮度不 可接受地低。隨著TV工業遠離磷酸鋅紅基色，發現以純度較低之紅色色度為代價而傳遞為磷酸鋅之亮度之兩倍的亮度之新紅基色。TV工業由於亮度問題自1953年以來尚不能夠重新回到純NTSC紅基色色度。此本發明紅色允許由1953年之NTSC標準所設定之最純紅基色伴隨比1953年之磷酸鋅紅基色高的亮度而回來。本發明紅色色度幾乎恰處於NTSC紅基色色度上。關於對照紅色濾光片之x,yΔ幾乎為關於本發明紅色之x,yΔ的兩倍大，從而使得對照紅色為純度較低之紅色。本發明紅色濾光片為比對照紅色濾光片或由Yamashita在US 6,856,364中及由Takizawa在US 2004/0105265中所教示之紅色濾光片純得多的紅色。
本發明已藉由特別參考其某些較佳實施例而得到詳細描述，但應瞭解，可在本發明之精神及範疇內實現變化及修改。
本文引用之專利及其他公開案以引用的方式併入本文中。
10‧‧‧電子顯示器
15‧‧‧電子顯示器
20a‧‧‧像素群組
20b‧‧‧像素群組
20c‧‧‧像素群組
20d‧‧‧像素群組
21a‧‧‧像素
21b‧‧‧像素
21c‧‧‧像素
21d‧‧‧像素
25a‧‧‧紅色濾光片
25b‧‧‧綠色濾光片
25c‧‧‧藍色濾光片
30a‧‧‧陽極
30b‧‧‧陽極
30c‧‧‧陽極
35‧‧‧電洞注入層
40‧‧‧電洞傳送層
45‧‧‧發光層
50‧‧‧發光層
55‧‧‧電子傳送層
60‧‧‧電子注入層
70‧‧‧有機EL元件
80‧‧‧OLED基板
85‧‧‧濾光片基板
90‧‧‧陰極
圖1a至圖1d展示可用於使用本發明之電子顯示器的實例像素組態。
圖2a展示一可與本發明一同使用之電子顯示器之實施例的橫截面圖；及 圖2b展示可與本發明一同使用之電子顯示器的另一實施例。
由於諸如層厚度之裝置特徵尺寸經常處於次微米範圍 內，因此為了可視化之簡易而非尺寸準確性來縮放圖式。
10‧‧‧電子顯示器
25a‧‧‧紅色濾光片
25b‧‧‧綠色濾光片
25c‧‧‧藍色濾光片
30a‧‧‧陽極
30b‧‧‧陽極
30c‧‧‧陽極
35‧‧‧電洞注入層
40‧‧‧電洞傳送層
45‧‧‧發光層
50‧‧‧發光層
55‧‧‧電子傳送層
60‧‧‧電子注入層
70‧‧‧有機EL元件
80‧‧‧OLED基板
90‧‧‧陰極

Claims (16)

  1. 一種具有一紅色濾光層之紅色濾光片，其包含：a.一在450 nm至575 nm之範圍內之波長處具有一最大吸收之顏料，其中至少90體積%之顏料粒子具有一小於100 nm之粒徑；及b.該紅色濾光層在650 nm之波長處具有80%或更多之透射，在585 nm之波長處具有不超過10%之透射，且在580 nm至410 nm的範圍內之所有波長處具有不超過5%之透射，且該紅色濾光層在1931 CIE XYZ比色系統中具有色度座標(x,y)，其係藉由使用CIE標準照明體D65所算得並滿足表達式0.665x0.68及0.30y0.34，其中不超過10體積%之該等顏料粒子具有一小於5 nm之粒徑。
  2. 如請求項1之紅色濾光片，其中該紅色濾光層在580 nm至410 nm的範圍內之所有波長處具有不超過2%之透射。
  3. 如請求項2之紅色濾光片，其中該紅色濾光層在575 nm至410 nm的範圍內之所有波長處具有不超過1%之透射。
  4. 如請求項3之紅色濾光片，其中該紅色濾光層在400 nm之波長處具有不超過2%之透射。
  5. 如請求項1之紅色濾光片，其中至少90體積%之該等顏料粒子具有一小於50 nm之粒徑。
  6. 如請求項1之紅色濾光片，其中該等顏料粒子係以微介質研磨法(micromedia milling)製造，其中該研磨介質包括聚合樹脂珠粒，其大體上為球形，且具有在10微米至 100微米之範圍內的大小。
  7. 一種包含如請求項1之紅色濾光片的顯示裝置。
  8. 如請求項7之顯示裝置，其中該顯示裝置是一電子顯示器。
  9. 如請求項8之顯示裝置，其中該電子顯示器是一有機發光二極體(OLED)顯示器。
  10. 如請求項1之紅色濾光片，其中該紅色濾光層包含至少10重量%之顏料。
  11. 如請求項10之紅色濾光片，其中該紅色濾光層包含至少25重量%之顏料。
  12. 一種具有一紅色濾光層之紅色濾光片，其包含：a.一在450 nm至575 nm之範圍內之波長處具有一最大吸收之顏料，其中至少90體積%之顏料粒子具有一小於100 nm之粒徑；及b.該紅色濾光層在650 nm之波長處具有80%或更多之透射，在585 nm之波長處具有不超過10%之透射，且在580 nm至410 nm的範圍內之所有波長處具有不超過5%之透射，且該紅色濾光層在1931 CIE XYZ比色系統中具有色度座標(x,y)，其係藉由使用CIE標準照明體D65所算得並滿足表達式0.665x0.68及0.30y0.34，其中，該顏料本質上係由單一紅色顏料組成。
  13. 如請求項12之紅色濾光片，其中該紅色顏料為二酮基吡咯幷吡咯顏料。
  14. 如請求項13之紅色濾光片，其中該紅色顏料為顏料紅色 254(Pigment Red 254)。
  15. 如請求項12之紅色濾光片，其中不超過10體積%之該等顏料粒子具有一小於5 nm之粒徑，且其中至少90體積%之該等顏料粒子具有一小於50 nm之粒徑。
  16. 一種包含如請求項12之紅色濾光片的顯示裝置，其中該顯示裝置是一有機發光二極體(OLED)顯示器。
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