CN101372618A - 白色荧光粉、包括其的发光器件、以及显示器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及白色荧光粉和包括该白色荧光粉的发光器件、以及包括该白色荧光粉的显示器，该白色荧光粉包括40－45重量份的选自ZnS:(Ag，Cl)、ZnS:(Ag，Al)、ZnS:(Ag，Al，Cl)及其组合的蓝色荧光粉；30－40重量份的选自ZnS:(Cu，Al)、ZnS:(Cu，Au，Al)及其组合的绿色荧光粉；和20－25重量份的选自Y2O3:Eu、Y2O3:(Eu，Tb)、Y2O2S:Eu、Y2O2S:(Eu，Tb)及其组合的红色荧光粉。该白色荧光粉显示出12000K－14000K的色温。

Description

白色荧光粉、包括其的发光器件、以及显示器
技术领域
本发明的各方面涉及白色荧光粉和包括该白色荧光粉的发光器件、以及包括该发光器件的显示器。更具体地，本发明的各方面涉及由于红色、绿色和蓝色荧光粉的组合而具有适当色温的白色荧光粉。
背景技术
液晶显示器是多种平板显示器中的一种，其利用液晶的介电各向异性通过改变在各像素处的根据所施加的电压而变化的光透射量来显示图像。与常规的阴极射线管相比，液晶显示器重量更轻、更紧凑，并具有更低的能耗。
液晶显示器包括液晶(LC)面板组件以及朝着LC面板组件发光的背光单元。LC面板组件接收来自背光单元的光，并使用液晶层选择性地透射光。
背光单元根据光源的类型进行分类，其中的一种是冷阴极荧光灯(CCFL)。然而，由于CCFL具有相对高的能耗并且由于结构限制而难以以大尺寸生产，因此难以将其应用于大尺寸的液晶显示器，即30英寸以上的显示器。
使用发光二极管(LED)的背光单元也是众所周知的。LED型背光单元具有快的响应时间和优良的颜色重现特性。然而，LED昂贵并增加了液晶显示器的整体厚度。
如上所述，所有常规的背光单元均具有固有的问题。另外，当驱动液晶显示器时，驱动常规的背光单元，使得在整个发光表面维持预定的亮度。因此，难以将显示质量改善至足够的水平。
例如，如果背光单元可对LC面板组件的不同像素发出不同强度的光，则当LC面板组件响应图像信号显示高对比度的图像时，可实现更高的对比度。然而，常规的背光单元不能实现以上功能，从而在改善图像的动态对比度方面存在限制。
发明内容
本发明的一个示例性实施方式提供一种白色荧光粉，其包含依照适当的色温的预定比例的红色、绿色和蓝色荧光粉。本发明的另一实施方式提供具有改善的亮度特性的发光器件以及包括该发光器件作为背光单元的显示器。
根据本发明的一个示例性实施方式，提供一种白色荧光粉，其包含：40-45重量份的选自ZnS：(Ag，Cl)、ZnS：(Ag，Al)、ZnS：(Ag，Al，Cl)、及其组合的蓝色荧光粉；30-40重量份的选自ZnS：(Cu，Al)、ZnS：(Cu，Au，Al)、及其组合的绿色荧光粉；和20-25重量份的选自Y2O3：Eu、Y2O3：(Eu，Tb)、Y2O2S：Eu、Y2O2S：(Eu，Tb)、及其组合的红色荧光粉。
根据本发明的另一示例性实施方式，提供一种发光器件，其包括彼此相对布置的第一和第二基板、布置在第一基板表面上的电子发射单元和布置在第二基板的一个表面上的发光单元。该发光单元包括包含上述白色荧光粉的荧光粉层。
根据本发明的再一示例性实施方式，提供一种显示器，其包括该发光器件和液晶面板组件，该液晶面板组件布置在该发光器件前面以接收该发光器件发出的光以显示图像。
本发明的其它方面和/或优点将在以下描述中部分地阐明，并将从该描述部分地显现，或者可通过本发明的实践而获知。
附图简述
结合附图考虑，从以下对示例性实施方式的描述，本发明的这些和/或其它方面和优点将变得明晰且更易理解，在附图中：
图1是根据本发明的实施方式的发光器件的截面图；
图2是图1的发光器件的部分分解透视图；
图3是根据本发明的一个示例性实施方式的显示器的部分分解透视图；和
图4显示根据本发明的实施例2的发光单元的光发射光谱。
具体实施方式
现在将详细提及本发明的示例性实施方式，其实例图解于附图中，其中相同的附图标记始终是指相同的元件。下面将参考附图描述示例性实施方式以解释本发明的各方面。
根据本发明的一个示例性实施方式的白色荧光粉包括：40-45重量份的选自ZnS：(Ag，Cl)、ZnS：(Ag，Al)、ZnS：(Ag，Al，Cl)、及其组合的蓝色荧光粉；30-40重量份的选自ZnS：(Cu，Al)、ZnS：(Cu，Au，Al)、及其组合的绿色荧光粉；和20-25重量份的选自Y2O3：Eu、Y2O3：(Eu，Tb)、Y2O2S：Eu、Y2O2S：(Eu，Tb)、及其组合的红色荧光粉。
在一个实施方式中，蓝色荧光粉的量为40-44重量份，在另一实施方式中，蓝色荧光粉的量为41-43重量份。在一个实施方式中，绿色荧光粉的量为32-37重量份，在另一实施方式中，绿色荧光粉的量为33-36重量份。在一个实施方式中，红色荧光粉的量为22-25重量份，在另一实施方式中，红色荧光粉的量为23-24重量份。
当蓝色荧光粉的含量超过混合重量份的上限时，色温增加，但亮度减小。当绿色荧光粉的含量超过混合重量份的上限时，亮度增加，同时色温降低，且所得色差产生稍带绿色的白色。当红色荧光粉的含量超过混合重量份的上限时，亮度降低，且产生稍带红色的白色，由此降低色温。
当蓝色荧光粉的含量小于混合重量份的下限时，亮度增加，但色温降低。当绿色荧光粉的含量小于混合重量份的下限时，亮度降低，且色温增加。当红色荧光粉的含量小于混合重量份的下限时，所得色差产生稍带绿色的白色，这是个问题。
白色荧光粉的色坐标通过调节蓝色、绿色和红色荧光粉的混合重量比进行控制。例如，当白色荧光粉包含40-45重量份的蓝色荧光粉、30-40重量份的绿色荧光粉和20-25重量份的红色荧光粉并被电子束激发时，该白色荧光粉具有11000-14000K的色温。
在一个实施方式中，白色荧光粉包含40-44重量份的蓝色荧光粉、32-37重量份的绿色荧光粉和22-25重量份的红色荧光粉，且当其被电子束激发时，其具有11000-14000K的色温。在一个实施方式中，白色荧光粉包含41-43重量份的蓝色荧光粉、33-36重量份的绿色荧光粉和23-24重量份的红色荧光粉，且当其被电子束激发时，其具有12000K-14000K的色温。
根据本发明的一个实施方式的发光器件包括彼此相对布置的第一和第二基板、布置在第一基板表面上的电子发射单元和布置在第二基板的一个表面上的发光单元。该发光单元包括包括布置在第二基板的一个表面上的荧光粉层。该荧光粉层包括所述白色荧光粉。
根据本发明的一个实施方式的显示器包括所述发光器件和布置在该发光器件前面的液晶面板组件。该面板组件接收该发光器件发射的光以显示图像。
图1是根据一个实施方式的发光器件10的截面图，且图2是发光器件10的部分分解透视图。参照图1，发光器件10包括彼此面对的第一和第二基板12和14，其间有预定的间隔。在第一和第二基板12和14的周边提供密封部件16以将它们密封在一起，并由此形成密封的包壳。使密封包壳的内部保持为约10-6托的真空度。
在密封部件16内，第一和第二基板12和14中的每一个均具有发射可见光的活性区域以及围绕该活性区域的非活性区域。在第一基板12的活性区域上提供发射电子的电子发射单元18，且在第二基板14的活性区域上提供发射可见光的发光单元20。
参照图2，电子发射单元18包括沿着第一基板12以条状图案布置的阴极22(第一电极)；与阴极22交叉以条状图案布置的栅电极26(第二电极)；布置于阴极22与栅电极26之间的绝缘层24；以及电连接到阴极22的电子发射区域28。
阴极22可在第一基板12上成行布置，并可称为扫描电极。或者，阴极22可在第一基板12上成列布置，并可称为数据电极。开口261和241在阴极22和栅电极26的交叉区域形成穿过绝缘层24和栅电极26，以使部分地暴露阴极22的表面。电子发射区域28形成于阴极22上，穿过绝缘层24的开口261和241。
电子发射区域28由当在真空下将电场施加于其上时发射电子的材料形成，如基于碳的材料或纳米尺寸的材料。电子发射区域28可由以下材料形成：碳纳米管、石墨、石墨纳米纤维、金刚石、类似金刚石的碳、富勒烯、硅纳米线、或其组合。电子发射区域28可通过丝网印刷、直接生长、化学气相沉积或溅射方法形成。或者，电子发射区域可形成为由基于Mo或基于Si的材料形成的尖端结构。
阴极22与栅电极26的一个交叉区域可对应于发光器件10的一个像素区域。或者，阴极22和栅电极26的两个或多个交叉区域可对应于发光器件10的一个像素区域。在这种情况下，置于一个像素区域中的两个或多个阴极22和/或两个或多个栅电极26彼此电连接，以接收公共驱动电压。
发光单元20包括：在第二基板14的一个表面上以预定的图案间隔开的荧光粉层30；布置在荧光粉层30之间的深色层32；和布置在荧光粉层30和深色层32之上的金属反射层34。荧光粉层30可形成于第二基板14的整个表面上，而在荧光粉层30之间不包括深色层32。
金属反射层34可称为阳极。当金属反射层34为阳极时，其成为接收高电压以将荧光粉层30维持在高电势的加速电极。金属反射层34通过向第二基板14反射从荧光粉层30发射到第一基板的可见光来提高亮度。
根据一个实施方式，阳极为由ITO(氧化铟锡)形成的透明导电层。阳极布置在第二基板14与荧光粉层30之间，并且可以预定的图案形成为多个。根据另一实施方式，透明导电层和金属反射层34两者可为阳极。
荧光粉层30为发射白光的白色荧光粉层。白色荧光粉层包括根据本发明的一个示例性实施方式的白色荧光粉。白色荧光粉包含40-45重量份的选自ZnS：(Ag，Cl)、ZnS：(Ag，Al)、ZnS：(Ag，Al，Cl)、及其组合的蓝色荧光粉；30-40重量份的选自ZnS：(Cu，Al)、ZnS：(Cu，Au，Al)、及其组合的绿色荧光粉；和20-25重量份的选自Y2O3：Eu、Y2O3：(Eu，Tb)、Y2O2S：Eu、Y2O2S：(Eu，Tb)、及其组合的红色荧光粉。
一层荧光粉层30可布置于各像素区域上，或者多于一层的荧光粉层30可布置在各像素区域上。例如，一层荧光粉层30可布置在两个或多个像素区域之上。荧光粉层30可形成为矩形形状。隔离物(未示出)布置于第一和第二基板12和14之间，以均匀地保持其间的间隙。
当将电压从所述真空容器外部施加到阴极22、栅电极26和阳极时，发光器件10被驱动。在图1中，栅极引线36从栅电极26伸出，且阳极引线38从阳极伸出。
在其中阴极22与栅电极26之间的电压差高于阈值的像素区域中，在电子发射区域28周围形成电场，由此从电子发射区域28发射电子。所发射的电子通过施加到金属反射层34上的高电压加速，以与相应的荧光粉层30相撞，由此激发荧光粉层30。荧光粉层30在各像素处的发光强度对应于相应像素的电子发射量。
图3是根据本发明的一个实施方式的显示器200的分解透视图，显示器200使用示于图2中的发光器件10作为背光单元。图3和图2中相同的部件用相同的附图标记表示。参照图3，显示器200包括发光器件10和位于发光器件10前面的显示面板50。将从发光器件10发射的光均匀地散射到显示面板50上的散射板52可位于发光器件10与显示面板50之间。散射板52与发光器件10间隔开。
液晶面板或其它的光接收型(非发射型)的显示面板可用作显示面板50。在以下描述中，将以其中显示面板50为液晶面板的情况为例进行说明。
显示面板50包括具有多个TFT的下基板54、位于下基板54之上的上基板56、以及形成于基板54与56之间的液晶层(未示出)。偏光板(未示出)附着在上基板56和下基板54上，以使通过显示面板50的光偏振。
下基板54包括布置在其内表面处的透明像素电极。对于各子像素，在TFT的控制下操作透明像素电极。上基板56包括滤色片层和布置在其内表面处的透明公共电极。滤色片层包括用于各子像素的红色滤色片层、绿色滤色片层和蓝色滤色片层。
当某个子像素的TFT开启时，在像素电极和公共电极之间形成电场。下基板54与上基板56之间的液晶分子的定向由此改变，导致相应像素的光透射率的相应变化。显示面板50可通过该过程控制从各像素发射的光的亮度和颜色。
参照图3，显示器件200包括栅极印刷电路板组件58以将栅极驱动信号传输到各TFT的栅电极，和数据印刷电路板组件60以将数据驱动信号传输到各TFT的源电极。发光器件10包括多个像素，其数量少于显示面板50的像素数量，使得发光器件10的一个像素对应于显示面板50的两个或多个像素。发光器件10的各像素发射在分配给显示面板50的像素的灰阶中最高灰阶的光。发光器件10可在各像素处表现出2-8位的灰阶。
为了方便起见，将显示面板50的像素称为第一像素，并将发光器件10的像素称为第二像素。将第一像素中的每一个以及第二像素中相应的那一个一起称为像素组。
在发光器件10的驱动过程中，控制显示面板50的信号控制单元(未示出)检测各像素组的最高灰阶；响应所检测的高灰阶产生与用于产生从第二像素发射的光所需的光相应的灰阶；并将运行的灰阶转换成数字数据；使用数字数据产生发光器件10的驱动信号。信号处理单元将所产生的驱动信号施加到发光器件10的驱动电极上。
发光器件10的驱动信号包括扫描驱动信号和数据驱动信号。阴极或栅电极之一(例如栅电极)接收扫描驱动信号，且另一电极(例如阴极)接收数据驱动信号。
栅极印刷电路板组件(PBA)58和数据印刷电路板组件(PBA)60可布置在发光器件10的后侧。参照图3，显示器200包括第一连接部件62以将阴极连接到数据印刷电路板组件(PBA)60，和第二连接部件64以将栅电极连接到栅极印刷电路板组件(PBA)58。第三连接部件66将阳极电压施加到阳极上。
如上所述，当在像素组中显示图像时，发光器件10的第二像素与有关的像素组同步，并发射预定灰度的光。发光器件10向通过显示面板50实现的图像的亮区提供高亮度的光，并向暗区提供低亮度的光。因此，显示器200可增加图像的动态对比度并实现高的图像质量。
以下实施例更详细地说明本发明的各方面。然而，应理解，本发明不受这些实施例的限制。
(发光器件的制造)
(实施例1)
通过将23.8重量份的Y2O3：Eu红色荧光粉、36.2重量份的ZnS：(Cu，Al)绿色荧光粉和40.0重量份的ZnS：(Ag，Al)蓝色荧光粉混合而制备白色荧光粉。
在基板上形成矩形电极层，且将白色荧光粉涂覆到基板的整个表面上，由此制备白色荧光粉层。以化学气相沉积方法将Al沉积在其上布置有白色荧光粉层的基板的表面上，由此形成金属反射层。将具有白色荧光粉层和金属反射层的基板在480℃下烘烤约0.5-1小时，由此制备发光单元。
使用以上制备的发光单元以常规方法制造发光器件。
(实施例2)
根据与实施例1中相同的方法制造发光器件，除了将23.4重量份的Y2O3：Eu红色荧光粉、35.8重量份的ZnS：(Cu，Al)绿色荧光粉和40.8重量份的ZnS：(Ag，Al)蓝色荧光粉混合以提供白色荧光粉外。
(实施例3)
根据与实施例1中相同的方法制造发光器件，除了将23.4重量份的Y2O3：Eu红色荧光粉、35.1重量份的ZnS：(Cu，Al)绿色荧光粉和41.5重量份的ZnS：(Ag，Al)蓝色荧光粉混合以提供白色荧光粉外。
(实施例4)
根据与实施例1中相同的方法制造发光器件，除了将23.1重量份的Y2O3:Eu红色荧光粉、34.6重量份的ZnS:(Cu，Al)绿色荧光粉和42.3重量份的ZnS:(Ag，Al)蓝色荧光粉混合以提供白色荧光粉外。
(实施例5)
根据与实施例1中相同的方法制造发光器件，除了将23.1重量份的Y2O3:Eu红色荧光粉、33.8重量份的ZnS:(Cu，Al)绿色荧光粉和43.1重量份的ZnS:(Ag，Al)蓝色荧光粉混合以提供白色荧光粉外。
根据实施例1-5的白色荧光粉描述于下表1中。
表1
 
荧光粉 实施例1      实施例2      实施例3 实施例4      实施例5     
红色荧光粉 Y2O3:Eu 23.8 23.4 23.4 23.1 23.1
绿色荧光粉 ZnS:(Cu，Al) 36.2 35.8 35.1 34.6 33.8
蓝色荧光粉 ZnS:(Ag，Al) 40.0 40.8 41.5 42.3 43.1
(实施例6)
根据与实施例1中相同的方法制造发光器件，除了将Y2O3:(Eu，Tb)用于红色荧光粉外。
(实施例7)
根据与实施例1中相同的方法制造发光器件，除了将Y2O2S:Eu用于红色荧光粉外。
(实施例8)
根据与实施例1中相同的方法制造发光器件，除了将Y2O2S:(Eu，Tb)用于红色荧光粉外。
(实施例9)
根据与实施例1中相同的方法制造发光器件，除了将ZnS:(Cu，Au，Al)用于绿色荧光粉外。
(实施例10)
根据与实施例1中相同的方法制造发光器件，除了将ZnS:(Ag，Cl)用于绿色荧光粉外。
(实施例11)
根据与实施例1中相同的方法制造发光器件，除了将ZnS:(Ag，Al，Cl)用于绿色荧光粉外。
(所制造的发光器件的发光特性)
使用接触型光度计(
Figure A200810129750D0013125857QIETU
，由Minolta Company生产)测量从根据实施例1-11制造的发光器件发出的光的色温、亮度、色坐标和光发射光谱。
根据实施例1-5制造的发光器件的色温、亮度和色坐标示于下表2中，根据实施例2制造的发光器件的光发射光谱示于图4中。
表2
 
色温(K) 亮度(cd/m2) 色坐标(x，y)
实施例1 11058 8472 0.2540，0.3171
实施例2 11378 8270 0.2523，0.3157
实施例3 11979 8011 0.2502，0.3105
实施例4 12542 7972 0.2485，0.3059
实施例5 13429 7531 0.2467，0.2999
从表2和图4可看出，所述发光器件发射具有11000-14000K的色温的白光。根据实施例6-11制备的发光器件也发射具有11000-14000K的色温的白光。
根据本发明的示例性实施方式，白色荧光粉可通过将蓝色荧光粉、绿色荧光粉和红色荧光粉混合而制备。白色荧光粉通过以预定的混合比混合红色、绿色和蓝色荧光粉而显示适当的色温。
包括该白色荧光粉的发光单元可改善发光器件的亮度特性。此外，包括该发光器件作为背光单元的显示器的图像质量也可改善。
尽管已展示和描述了本发明的几个示例性实施方式，但本领域技术人员应理解，在不背离本发明的原则和精神的情形下，可对这些实施方式进行改变，本发明的范围定义在权利要求及其等同物中。

Claims (23)

1.一种白色荧光粉，包含:
40-45重量份的选自ZnS:(Ag，Cl)、ZnS:(Ag，Al)、ZnS:(Ag，Al，Cl)及其组合的蓝色荧光粉；
30-40重量份的选自ZnS:(Cu，Al)、ZnS:(Cu，Au，Al)及其组合的绿色荧光粉；和
20-25重量份的选自Y2O3:Eu、Y2O3:(Eu，Tb)、Y2O2S:Eu、Y2O2S:(Eu，Tb)及其组合的红色荧光粉。
2.权利要求1的白色荧光粉，其中该白色荧光粉具有11000K-14000K的色温。
3.权利要求1的白色荧光粉，其中该白色荧光粉包含40-44重量份的蓝色荧光粉、32-37重量份的绿色荧光粉和22-25重量份的红色荧光粉。
4.权利要求3的白色荧光粉，其中该白色荧光粉具有11000K-14000K的色温。
5.权利要求1的白色荧光粉，其中该白色荧光粉包含41-43重量份的蓝色荧光粉、33-36重量份的绿色荧光粉和23-24重量份的红色荧光粉。
6.权利要求5的白色荧光粉，其中该白色荧光粉具有12000K-14000K的色温。
7.一种发光器件，包括:
彼此相对布置的第一和第二基板；
布置在该第一基板表面上的电子发射单元；和
布置在该第二基板表面上的发光单元，
其中该发光单元包括荧光粉层，该荧光粉层包含40-45重量份的选自ZnS:(Ag，Cl)、ZnS:(Ag，Al)、ZnS:(Ag，Al，Cl)及其组合的蓝色荧光粉；30-40重量份的选自ZnS:(Cu，Al)、ZnS:(Cu，Au，Al)及其组合的绿色荧光粉；和20-25重量份的选自Y2O3:Eu、Y2O3:(Eu，Tb)、Y2O2S:Eu、Y2O2S:(Eu，Tb)及其组合的红色荧光粉。
8.权利要求7的发光器件，其中该白色荧光粉具有11000K-14000K的色温。
9.权利要求7的发光器件，其中该白色荧光粉包含40-44重量份的蓝色荧光粉、32-37重量份的绿色荧光粉和22-25重量份的红色荧光粉。
10.权利要求9的发光器件，其中该白色荧光粉具有11000K-14000K的色温。
11.权利要求7的发光器件，其中该白色荧光粉包含41-43重量份的蓝色荧光粉、33-36重量份的绿色荧光粉和23-24重量份的红色荧光粉。
12.权利要求11的发光器件，其中该白色荧光粉具有12000K-14000K的色温。
13.权利要求7的发光器件，其中该发光单元包括阳极，该阳极包括布置于该荧光粉层上的金属反射层。
14.权利要求7的发光器件，其中该发光单元包括:
布置于该第二基板的表面上的荧光粉层；
布置于该第二基板与荧光粉层之间的包括透明导电层的阳极；和
布置于该荧光粉层上的金属反射层。
15.权利要求7的发光器件，其中该电子发射单元包括:
以第一方向布置于该第一基板上的第一电极；
与该第一电极交叉布置的第二电极；
布置于该第一和第二电极之间的绝缘层；和
电连接到该第一电极的电子发射区域。
16.权利要求15的发光器件，其中该电子发射区域包括选自基于碳的材料、纳米尺寸的材料及其组合中的一种。
17.一种显示器，包括:
发光器件，该发光器件包括:
彼此相对布置的第一和第二基板；
布置于该第一基板表面上的电子发射单元；和
布置于该第二基板表面上的发光单元，
其中该发光单元包括荧光粉层，该荧光粉层包含40-45重量份的选自ZnS:(Ag，Cl)、ZnS:(Ag，Al)、ZnS:(Ag，Al，Cl)及其组合的蓝色荧光粉；30-40重量份的选自ZnS:(Cu，Al)、ZnS:(Cu，Au，Al)及其组合的绿色荧光粉；和20-25重量份的选自Y2O3:Eu、Y2O3:(Eu，Tb)、Y2O2S:Eu、Y2O2S:(Eu，Tb)及其组合的红色荧光粉；和
显示面板组件，其布置于该发光器件上以接收从该发光器件发出的光以显示图像。
18.权利要求17的显示器，其中该显示面板为液晶显示面板。
19.权利要求17的显示器，其中该白色荧光粉具有11000K-14000K的色温。
20.权利要求17的显示器，其中该白色荧光粉包含40-44重量份的蓝色荧光粉、32-37重量份的绿色荧光粉和22-25重量份的红色荧光粉。
21.权利要求20的显示器，其中该白色荧光粉具有11000K-14000K的色温。
22.权利要求17的显示器，其中该白色荧光粉包含41-43重量份的蓝色荧光粉、33-36重量份的绿色荧光粉和23-24重量份的红色荧光粉。
23.权利要求22的显示器，其中该白色荧光粉具有12000K-14000K的色温。
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