CN104142532A - 彩色滤光片 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种彩色滤光片，该彩色滤光片包括基板以及红色滤光图案。红色滤光图案设置于基板上，其中红色滤光图案包括红色染料以及萤光抑制剂。本发明的彩色滤光片能够降低显示装置的耗电量并使显示装置维持良好的显示品质。
Description
技术领域
本发明涉及一种彩色滤光片，且特别涉及一种具有红色滤光图案的彩色滤光片。
背景技术
液晶显示器(liquid crystal display,LCD)具有厚度薄、高画质、低消耗功率、无辐射等优点，而逐渐成为平面显示器(Flat Display Apparatus)的主流。一般而言，液晶显示器是由背光模块以及液晶显示面板所构成，其中液晶显示面板通常包括有像素阵列基板、液晶层以及彩色滤光片。
传统上，彩色滤光片包括一基板、一黑矩阵(black matrix)以及一彩色滤光层。常见的彩色滤光层包括多个彩色滤光图案，其例如是红色滤光图案、绿色滤光图案以及蓝色滤光图案。然而，随着对画面的色彩亮度以及饱合度的要求日渐提高，如何提高彩色滤光片穿透率及对比度已成本领域技术人员亟欲追求的目标。
发明内容
为克服现有技术的缺陷，本发明实施例提供一种彩色滤光片，其所包含的红色滤光图案中具有红色染料以及萤光抑制剂。
本发明实施例的彩色滤光片包括一基板以及一红色滤光图案。红色滤光图案设置于基板上，其中红色滤光图案包括一红色染料以及一萤光抑制剂。
本发明实施例的一种彩色滤光片，包括一基板以及一红色滤光图案。红色滤光图案设置于基板上，其中红色滤光图案具有一亮暗对比频谱。亮暗对比频谱具有一第一特征峰以及一第二特征峰。第一特征峰的波长范围为380纳米至480纳米，且第二特征峰的波长范围为580纳米至780纳米。第一特征峰的穿透率比值总合为Y1，第二特征峰的穿透率比值总合为Y2，且Y2/Y1小于3.9。
基于上述，本发明实施例的彩色滤光片包括红色滤光图案，且此红色滤光图案包括红色染料以及萤光抑制剂，因此有助于提高彩色滤光片的穿透率以及对比度。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。
附图说明
图1为本发明一实施例的显示面板的剖面示意图。
图2为本实施例的显示面板的彩色滤光片的示意图。
图3为本实施例的显示面板的像素阵列基板的示意图。
图4为背光模块的光线通过红色滤光图案时的示意图。
图5为本发明一实施例的彩色滤光片于波长范围为380nm至780nm的亮暗对比频谱。
图6为本发明的实例1至3与比较例的彩色滤光片于波长范围为380nm至780nm的亮暗对比频谱。
其中，附图标记说明如下：
10：显示装置
100：彩色滤光片
102：基板
104：遮光层
106：彩色滤光层
106a、106b、106c：滤光图案
200：像素阵列基板
202：基板
210：像素阵列层
212：扫描线
214：数据线
216：主动元件
218：像素电极
300：显示介质层
400、500：偏光片
600：背光模块
L1、L2：光线
L3：萤光
P：子像素
具体实施方式
图1为本发明一实施例的显示装置的剖面示意图。图2为本实施例的显示装置的彩色滤光片的示意图。图3为本实施例的显示装置的像素阵列基板的示意图。请同时参照图1、图2以及图3，显示装置10包括显示面板。显示面板包括一彩色滤光片100、一像素阵列基板200、一显示介质层300、一第一偏光片400以及一第二偏光片500。显示装置10还包括一配置于显示面板一侧的背光模块600。
彩色滤光片100和像素阵列基板200对向设置。显示介质层300位于彩色滤光片100以及像素阵列基板200之间。第一偏光片400设置于彩色滤光片100远离像素阵列基板200的一侧。第二偏光片500设置于像素阵列基板200远离彩色滤光片100的一侧。背光模块600以及像素阵列基板200位于第二偏光片500的相对两侧。背光模块600用以提供一面光源至显示面板。
彩色滤光片100包括一基板102、一遮光层104以及一彩色滤光层106。基板102一般为透明基材，其包括玻璃、石英、有机聚合物或其他可适用的材料。
遮光层104设置于基板102上。遮光层104例如是一黑矩阵，其具有多个像素开口，可由遮光材料所形成。遮光层104可用以遮蔽显示面板10中不欲被使用者观看到的元件或是走线。
彩色滤光层106设置于基板102上。彩色滤光层106具有多个彩色滤光图案，且这些彩色滤光图案分别设置于遮光层104的其中一个像素开口中。根据本实施例，彩色滤光层106可包括一第一色滤光图案106a、一第二色滤光图案106b以及一第三色滤光图案106c，其中至少一者为红色滤光图案。举例而言，第一色滤光图案106a例如是红色滤光图案，第二色滤光图案106b例如是绿色滤光图案，第三色滤光图案106c例如是蓝色滤光图案。但本发明不限于此。在其他实施例中，也可以是红色滤光图案搭配其他色的滤光图案，此部分可视设计者的需求而定。
具体而言，红色滤光图案106a包括一红色颜料、一红色染料以及一萤光抑制剂。在红色滤光图案106a中，红色颜料所占的重量含量约为44.6％。红色染料所占的重量含量约为0.45％，萤光抑制剂所占的重量含量约为0～0.09％。在本实施例中，红色染料的含量与萤光抑制剂的重量含量的比例约为10:1～5:1，以上比例皆指重量百分比。红色颜料例如是型号为R254或R177的颜料，入射光线在通过红色颜料后至少可让波长范围属于红光(例如是570nm–750nm)的光线通过，而且红色颜料在吸收光线后不会产生萤光。上述型号为R254或R177的颜料仅为举例说明，其并非用以限定本发明。
红色染料例如是吸收光线后可能会发出萤光的染料。详言之，入射光线在通过红色染料后至少可让波长范围属于红光的光线通过，同时，红色染料在吸收光线后可能会产生萤光。红色染料例如是二苯并哌喃系染料(xantheneclass dye)或酸性红(acid red)染料。举例而言，红色染料例如是如式1或式2所示的结构。
其中，X以及Y各自为烷基。
萤光抑制剂包括铬三价错合物或铬五价错合物。举例而言，萤光抑制剂例如是反式-(1,4,8,11-四氮杂环十四烷)二氯铬(III)(trans-(1,4,8,11-tetraazacyclo-tetradecane)dichlorochromium(III))、反式-(1,4,8,11-四氮杂环十四烷)二亚硝酸铬(III)(trans-(1,4,8,11-tetraazacyclo-tetradecane)dinitritochromium(III))或反式-(1,4,8,11-四氮杂环十四烷)二氰铬(III)(trans-(1,4,8,11-tetraazacyclo-tetradecane)dicyanochromium(III))。
公知的红色滤光图案通常是以多种红色颜料混合所组成，然而，其穿透率的提升程度有限。相较之下，本实施例的红色滤光图案106a中以红色染料取代部分的红色颜料，以提高彩色滤光片100的穿透率，进而降低显示装置10的耗电量。不过，若红色滤光图案106a受到光线的照射(例如是被来自背光模块的光线所照射)，红色染料吸收光线后将会受到光线的激发而自发光而产生萤光。一般而言，萤光是一种光致冷发光现象。当某种常温物质经某种波长的入射光(例如是紫外线、X射线等等)照射，吸收光能后进入激发态，并且立即退激发并发出出射光(通常波长比入射光的的波长长，在可见光波段)。一旦停止入射光，发光现象也随之立即消失。具有这种性质的出射光就被称之为萤光。
图4为背光模块的光线通过红色滤光图案时的示意图。为清楚说明，图4省略显示部分构件(例如像素阵列基板200、基板102等等)。请参照图4，具体而言，光线L1例如是背光模块所发出的光线。当入射光线L1照射到第二偏光片500时，具有特定偏振方向的光线L2可通过第二偏光片500。换言之，光线L2为光线L1通过第二偏光片500后，被第二偏光片500偏极化之后所产生的光线。然后，光线L2会再经过红色滤光图案106a，此时，由于红色染料吸光后会发射出萤光L3，此萤光L3将与原本光线L2的偏振方向有所不同，因此，当光线L2和萤光L3再经过第一偏光片400而形成出射光线L3时，将容易导致暗态时有漏光现象(light leakage)的发生而影响显示画面的对比度。
为减少上述使用红色染料产生萤光，本实施例于红色滤光图案106a中加入萤光抑制剂，其可用以抑制红色染料吸光后产生萤光，故可以产生消光现象。如此一来，将可以大幅减少暗态时漏光现象的发生，进而确保显示画面的对比度维持良好的品质。须说明的是，萤光抑制剂例如是可抑制红色染料吸光后产生萤光的材料，由于抑制不同的红色染料所需的萤光抑制剂的材料不一定相同，因此，可视所使用的红色染料的种类来决定其所搭配使用的萤光抑制剂的种类。此外，在制作滤光图案时，若需加入颜料以外的材料来调整其特性时，必须考虑该些添加材料对滤光图案的穿透率的影响，以及该些添加材料的溶解度对制程是否会产生副作用(side effect)。由于本实施例所添加的萤光抑制剂具有较淡的颜色，且其颜色的波长范围与红色滤光图案的波长范围重叠，因此不会吸收红色滤光图案的穿透特征峰，因此不易影响穿透率。此外，由于萤光抑制剂对红色滤光图案的材料的溶解度佳，故不易有聚集或所出等不良的副作用。
进一步而言，以全波段的光线照射红色滤光图案106a以进行亮态全波段频谱以及暗态全波段频谱测定，并且将波长范围设定为380nm至780nm以计算亮态穿透率频谱与暗态穿透率频谱于各波长下的穿透率比值后，可得到一亮暗对比频谱。图5为本发明一实施例的彩色滤光片于波长范围为380nm至780nm的亮暗对比频谱。请参照图5，根据本实施例，红色滤光图案106a的亮暗对比频谱具有一第一特征峰以及一第二特征峰。第一特征峰的波长范围为380纳米至480纳米，且第二特征峰的波长范围为580纳米至780纳米，其中第一特征峰的穿透率比值总合为Y1，第二特征峰的穿透率比值总合为Y2，且Y2/Y1小于3.9。此外，红色滤光图案106a的亮暗对比频谱于波长为610纳米至650纳米的范围更具有一第三特征峰。第三特征峰的穿透率比值总合为Y3，且1<Y1/Y3<3.5。此外，亮暗对比频谱于波长为650纳米的穿透率比值为Y，且0.2<Y<0.5。
请再参照图1、图2和图3，像素阵列基板200包括一基板202以及一像素阵列层210。具体而言，像素阵列层210包括多条扫描线212、多条数据线214以及多个子像素P。这些扫描线212以及这些数据线214交错设置以定义出多个子像素区域。这些子像素P呈阵列排列且分别设置于其中一个子像素区域中。扫描线212以及数据线214的材料包括合金、金属材料、金属材料的氮化物、金属材料的氧化物、金属材料的氮氧化物、透明导电材料、其它导电材料或是上述材料的堆叠层。
子像素P包括一主动元件216以及一与主动元件216电性连接的像素电极218。主动元件可以216是底部栅极型薄膜晶体管或是顶部栅极型薄膜晶体管，其包括栅极、沟道、源极以及漏极。具体而言，主动元件216与对应的扫描线212以及数据线214电性连接。栅极与扫描线212电性连接，源极与数据线214电性连接，漏极与像素电极218电性连接。像素电极218可由透明导电材料所构成，例如是铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、铝锌氧化物(AZO)等，或是其他适合的导电材料，但是不限于此。上述像素阵列层210的结构以及连接关系仅为举例说明并非用以限定本发明。根据本实施例，每一个子像素P会对应其中一个彩色滤光图案(106a、106b或106c)设置，且两者之间会夹有部分显示介质层300而形成一个子像素单元，多个子像素单元(例如一个红色子像素单元、一个蓝色子像素单元以及一个绿色子像素单元)可形成一个像素单元。
显示介质层300的材料包括非自发光介质(例如：液晶显示介质、电泳介质、电湿润介质、或其它合适的介质)、自发光介质(例如：高分子有机发光介质、小分子有机发光介质、无机发光介质、或其它合适的介质)、或是其他合适的显示介质、或上述介质的组合。以液晶显示介质为例，其可以是正型液晶分子、负型液晶分子、蓝相液晶分子、胆固醇液晶分子其他适合的液晶分子。
根据本实施例，彩色滤光片100例如是与设置有主动元件的像素阵列基板对向设置的对向基板。但本发明不限于此。在其他实施例中，彩色滤光片100也可以是主动元件阵列基板上设置有彩色滤光层106(color filter onarray)的元件基板。此外，显示装置10是以液晶显示装置为例说明，但本发明不限于此。在其他实施例中，显示面板10也可以是有机发光二极管(Organic light emitting diode,OLED)显示装置，其中彩色滤光片100可以是OLED显示装置的封装盖板。
图6为本发明的实例1至3与比较例的彩色滤光片于波长范围为380nm至780nm的亮暗对比频谱。表一是本发明的实例1至3的红色对比度评估结果。实例1至3与比较例的彩色滤光片包括蓝色滤光图案、绿色滤光图案以及红色滤光图案。在实例1至3的彩色滤光片中，红色滤光图案包括红色颜料、红色染料以及萤光抑制剂，其中红色颜料可以例如为型号为R254的颜料，具体而言，红色染料例如为二苯并哌喃系染料，萤光抑制剂可以例如为含铬三价错合物的萤光抑制剂。
实例1的红色染料与萤光抑制剂的重量含量比例为10:1。实例2的红色染料与萤光抑制剂的重量含量比例为20:1。实例3的红色染料与萤光抑制剂的重量含量比例为200:1。以实例3所添加萤光抑制剂的量为基准，实例2所添加萤光抑制剂的量为实例3的10倍，实例1所添加萤光抑制剂的量为实例3的20倍。比较例的彩色滤光片中，红色滤光图案只包括红色颜料以及萤光抑制剂，且不包括红色染料以及萤光抑制剂。比较例的红色颜料包括型号为R254以及R177的颜料。
表一
| 红色滤光图案对比度 | 彩色滤光片对比度 | |
| 实例1 | 30000 | 20300 |
| 实例2 | 22000 | 19580 |
| 实例3 | 11000 | 16500 |
由表一和图5可知，当红色滤光图案的萤光抑制剂的含量越高，红光(波长范围约为620nm-750nm)的对比度越高。这是因为红色染料所产生的萤光被萤光抑制剂消光(quench)，因此降低了暗态时的漏光现象。如此一来，由于染料分子较颜料分子小，因此染料分子对光的穿透率较高，便可以在添加红色染料以提高红色滤光图案穿透率的同时维持其高对比度，以提升显示画面的品质。
综上所述，本发明的彩色滤光片包括红色滤光图案，且此红色滤光图案包括红色染料以及萤光抑制剂，红色染料的添加有助于提高红色滤光图案的穿透率，萤光抑制剂的添加有助于维持红色滤光图案的对比度，因此本发明的彩色滤光片能够降低显示装置的耗电量并使显示装置维持良好的显示品质。
Claims (10)
1.一种彩色滤光片，包括：
一基板；以及
一红色滤光图案，设置于该基板上，其中该红色滤光图案包括一红色染料(dye)以及一萤光抑制剂。
2.如权利要求1所述的彩色滤光片，其中该红色滤光图案还包括一红色颜料(pigment)。
3.如权利要求1所述的彩色滤光片，其中该红色滤光图案具有一亮暗对比频谱，该亮暗对比频谱具有一第一特征峰以及一第二特征峰，该第一特征峰的波长范围为380纳米至480纳米，且该第二特征峰的波长范围为580纳米至780纳米，其中该第一特征峰的穿透率比值总合为Y1，该第二特征峰的穿透率比值总合为Y2，且Y2/Y1小于3.9。
4.如权利要求3所述的彩色滤光片，其中该亮暗对比频谱于波长为610纳米至650纳米的范围具有一第三特征峰，该第三特征峰的穿透率比值总合为Y3，且1<Y1/Y3<3.5。
5.如权利要求3所述的彩色滤光片，其中该亮暗对比频谱于波长为650纳米的穿透率比值为Y，且0.2<Y<0.5。
6.如权利要求1至5任一所述的彩色滤光片，其中该红色染料包括二苯并哌喃系染料(xanthene class dye)或酸性红(acid red)染料。
7.如权利要求1所述的彩色滤光片，其中该萤光抑制剂包括铬三价错合物或铬五价错合物。
8.如权利要求1至5任一所述的彩色滤光片，其中该萤光抑制剂包括反式-(1,4,8,11-四氮杂环十四烷)二氯铬(III)(trans-(1,4,8,11-tetraazacyclo-tetradecane)dichlorochromium(III))、反式-(1,4,8,11-四氮杂环十四烷)二亚硝酸铬(III)(trans-(1,4,8,11-tetraazacyclo-tetradecane)dinitritochromium(III))、反式-(1,4,8,11-四氮杂环十四烷)二氰铬(III)(trans-(1,4,8,11-tetraazacyclo-tetradecane)dicyanochromium(III))。
9.如权利要求1至5任一所述的彩色滤光片，其中该红色染料与该萤光抑制剂的重量含量比例介于为5:1到10:1之间。
10.一种彩色滤光片，包括：
一基板；以及
一红色滤光图案，设置于该基板上，其中该红色滤光图案具有一亮暗对比频谱，该亮暗对比频谱具有一第一特征峰以及一第二特征峰，该第一特征峰的波长范围为380纳米至480纳米，且该第二特征峰的波长范围为580纳米至780纳米，其中该第一特征峰的穿透率比值总合为Y1，该第二特征峰的穿透率比值总合为Y2，且Y2/Y1小于3.9。
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