CN101910926A - 显示器件和照明器件 - Google Patents

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M·P·J·皮特斯
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Abstract

本发明特别地提供具有液晶显示(LCD)面板(10)和背光照明器件(20)的显示器件(1)，其中所述的背光照明器件(20)包括被布置用以产生白色背光(251)的发光二极管封装(200)，其中所述的发光二极管封装(200)包括蓝色发光二极管，LED(201)、绿色发光材料(203)和红色发光材料(204)；以及透射陶瓷层(206)，其被布置用以透射蓝光发射(249)的至少一部分，其中所述的透射陶瓷层(206)包含所述的绿色发光材料(203)和/或所述的红色发光材料(204)的至少一部分。所述的LED(201)、绿色发光材料(203)以及红色发光材料(204)被布置用以产生白光(250)，用于背光照明液晶显示面板(10)。

Description

显示器件和照明器件
技术领域
本发明涉及显示器件，其包括液晶显示(LCD)面板和被布置用以对LCD面板进行背光照明的背光照明器件，其中背光照明器件包括发光二极管封装。本发明进一步涉及照明器件，其包括发光二极管封装，特别是被布置用以发光的多个发光二极管封装。
背景技术
具有背光照明器件(同时被简称为“背光”或“背光单元”或“背光器件”)的LCD面板在本领域中是已知的。譬如，US7052152描述了显示器件，其包括外壳，此外壳包括反光表面以及顶部开口，光被发射通过该开口以对液晶显示面板进行背光照明；以外壳中的反光底面为支撑的基本上相同的发光二极管(LED)阵列，每个LED通过LED的顶部和侧部发光，LED之间以大于单个LED的宽度的距离彼此分隔；以及在LED之上的散光罩用以向LCD面板提供漫射光。在US7052152的一实施方式中，提供了用于LCD显示器的背光，其具有高效率、良好的色彩均匀性，以及空间和时间可调的亮度分布，用以在低成本的同时获得更好的对比度和更低的功耗。背光使用单色的或白色的LED阵列以及被涂敷有散射或发光材料的盖板。为了获得高效率，在LED和盖板之间未使用额外的光学元件。
在US7052152中，背光配置特别地仅与蓝色、UV，或者近UVLED一同使用；在盖板上有色彩转换发光材料层。根据由发光材料所完成的散射量，盖板可以是或者可以不是散光罩。发光材料层是均匀的层，包含一种或多种不同类型的发光材料。使用了绿色和红色发光材料，但也可以使用黄色(YAG)发光材料。在US7052152中，这样的配置被认为是具有吸引力的，因为发光材料不在LED管芯顶部，并且由于使用于背光中的薄膜、涂层，或者反射材料的高反射率，从发光材料发射至背光的背面的光具有比进入LED芯片的光更大的回收效率。除了回收效率以外，发光材料可以在较低温度下工作并且不存在同LED管芯之间的化学相容性问题，这大大提高了效率和寿命。从物流的观点来看，这种解决方案也是具有吸引力的，因为蓝色背光可以被广泛地用于具有不同类型的色彩滤镜的不同的显示器，并且只需要优化发光材料层的厚度和发光材料的浓度，以适应具体的LCD。
发明内容
现有技术系统的缺点可能是，它们并不容易地支持背光的2D调光，即，在背光的特定部分对背光的光强度的降低，而局部调光能力对于背光而言是有利的和期望的性能。现有技术系统的进一步的缺点可能是它们相对较低的效率和/或较小的色域。
因此，本发明的一个方面是提供替代显示器件，以及优选地进一步排除一个或多个以上所述的缺点的、尤其适合于作为背光照明器件使用的替代照明器件。本发明的进一步的方面是提供照明器件，譬如，其可以被用于具有高显色指数(CRI)的一般照明。
显示器件
根据第一方面，本发明提供显示器件，其包括液晶显示(LCD)面板和被布置用以对LCD面板进行背光照明的背光照明器件，其中背光照明器件包括被布置用以产生白色背光的发光二极管封装，其中发光二极管封装包括：
a.发光二极管(LED)，被布置用以发出蓝光发射；
b.绿色发光材料，其被布置用以吸收蓝光发射的至少一部分并且发射出绿光，以及红色发光材料，其被布置以吸收蓝光发射的至少一部分，或者绿光的至少一部分，或者蓝光发射的至少一部分和绿光的至少一部分两者并且发射出红光；以及
c.透射陶瓷层，其被布置用以透射蓝光发射的至少一部分，其中透射陶瓷层包含绿色发光材料的至少一部分或红色发光材料的至少一部分，或者包含绿色发光材料的至少一部分和红色发光材料的至少一部分，并且其中LED、绿色发光材料和红色发光材料被布置用以产生白光，用于对液晶显示面板进行背光照明。
特别地，LED、绿色发光材料和红色发光材料被布置用以产生白光本身(在黑体轨迹(BBL，普朗克轨迹)上或与其接近)，或者更加特别地，与LCD面板的透射特性相结合，当全部像素在最大透射模式中时产生出白色并且在黑体轨迹上或与其接近的屏幕前(FOS)色点，特别是在自BBL的大约15个SDCM(色容差)以内，更加特别地，在自BBL的大约10个SDCM以内。
在一特定的实施方式中，提出一种LED封装，其包括具有在蓝色范围中的波长，特别是具有在大约430nm到455nm范围内的主发射波长的蓝色发光LED；透射陶瓷层，比如陶瓷(铝)石榴石发光材料板，其包括(LuXY1-X)3Al5O12:Ce(表示为LuXY1-X AG)，其中x＞0，优选地x≥0.2；以及红色发光材料，比如氮硅化物(nitridosilicates)发光材料，例如CaAlSiN3:Eu，其中红色发光材料可以譬如(也)以透射陶瓷板的形式，或者譬如以发光粉层的形式，比如在透射陶瓷层上，或者在LED的圆顶(或者半球)中，或者作为LED的圆顶(或者半球)上的层而被应用。
有利地，可以调节发光材料的量，以使得由背光照明器件所发射的光的色点具有在7000K与20000K之间的相关色温(CCT)，并且色点位于BBL(背光照明器件的CCT或者显示器件的屏幕前)上或与其接近。
有利地且出人意料地，看起来作为陶瓷层的LuXY1-XAG的激发带对于这一应用是足够宽的，而LuXY1-XAG粉的吸收带却很窄并且一般被认为对于照明中的实际应用而言是过窄的。在此，(LuXY1-X)3Al5O12:Ce还被进一步表示为“Lu石榴石”、或者“Lu铝石榴石”、或者“包含Lu的石榴石”、或者包含Lu的铝石榴石、或者“LuXY1-XAG”，或者，或者“LuYAG”、或者“LuAG”。
陶瓷层的应用，比如以陶瓷板形式的LuXY1-XAG，提供陶瓷层能够被制造得比发光粉层更加透明的优点；因此，返回向LED的蓝光(和绿光)的反射要低得多，从而降低了光学损失。
此外，特别地涉及LuXY1-XAG陶瓷层：由于LuXY1-XAG陶瓷层的发射光谱出人意料地偏移至较短的波长并且可能具有相对于LuXY1-XAG发光粉的发射而言较小的光谱半高全宽(FWHM)(高达大约20nm)，LCD面板的色域在红色和在绿色区域两者中可被扩大。另外，LuXY1-XAG陶瓷层的吸收对于具有在435nm与450nm之间的范围之内的主发射波长的蓝光泵浦发射源的应用而言是理想的，其中这些泵浦器件显示出显著高于具有455nm以上的主波长的发射(其中后者优选地用以驱动例如在465nm附近的主泵浦波长上显示出最大吸收的，例如YAG(Y3Al5O12:Ce)之类的荧光粉)的电光转换效率(定义为器件的辐射度输出功率除以其电输入功率)。
在LED封装中使用透明的红色或绿色，或者红色和绿色发光陶瓷层可以因此产生更高的系统效能，归因于比可以用YAG(发光粉形式或者陶瓷层形式)获得的，或者比可以用粉形式的LuXY1-XAG获得的，从封装的更高的光提取和/或更大的色域。此外，可以实现比在包括红色、绿色和蓝色本征发光源(特别是红色、绿色和蓝色LED)的背光系统中更低的温度依赖性，因为蓝光发射源(即，蓝色LED)显示出最低的温度依赖性。尽管远端发光材料系统被认为是非常高效的，因为这些系统所需的发光材料的量相对较大，其应用需要应用相对廉价的发光材料(譬如，见US7052152)。在这样的系统中，考虑到效率，LuXY1-XAG粉可能是良好的候选物，但色域仍然相对有限。使用根据本发明的(背光)照明器件，可以有利地与数种市售的LCD面板一同轻易地实现相对于在CIE 1976u’v’坐标中的NTSC色域而言至少为85％的色域区域(Gamut Area)。
正如本领域内的技术人员将会清楚的那样，显示器件的背光照明器件可以包括一个或更多个LED封装，特别是多个LED封装。应用的LED封装的数量可以取决于LCD面板的尺寸。
(背光)照明器件
LED封装不仅适合应用于显示器件中的背光照明器件中，其还可以作为照明器件本身应用。因此，根据本发明的进一步的方面，提供了被特别地设计用于背光照明的照明器件，并且根据进一步的方面，提供了照明器件(本身)。这样的照明器件，用于背光照明(即，背光照明器件，但也用于例如海报箱中的半透明海报的背光照明)，或者用于其他照明目的，例如用于工作照明、用于聚光照明、用于区域照明，或者用于直观式照明面板，在此进一步被表示为“照明器件”。术语“背光照明器件”有时仍被使用，以强调描述的是显示器件中或用于显示器件的照明器件的实施方式。
因此，根据一方面，本发明提供照明器件，其包括一个或更多个(并且特别是多个)被布置用以发光的发光二极管封装，其中(至少一个)发光二极管封装包括：
a.发光二极管(LED)，其被布置用以发出蓝光发射；
b.绿色发光材料，其被布置用以吸收蓝光发射的至少一部分并且发出绿光，以及红色发光材料，其被布置用以吸收蓝光发射的至少一部分，或者绿色光的至少一部分，或者蓝光发射的至少一部分和绿光的至少一部分两者，并且发出红光；以及
c.透射陶瓷层，其被布置用以透射蓝光发射的至少一部分，其中透射陶瓷层包含绿色发光材料的至少一部分或红色发光材料的至少一部分，或者包含绿色发光材料的至少一部分和红色发光材料的至少一部分，并且其中LED、绿色发光材料和红色发光材料被布置用以产生光，特别是白光。特别地，在一实施方式中，该一个或更多个或者该多个发光二极管封装中所有的发光二极管封装具有根据如在此为至少一个发光二极管封装所定义的a-c的特征。
2D或1D调光
在特定实施方式中，(背光)照明器件进一步包括一个或更多个，特别是多个发光二极管封装，以及控制器，其中控制器被布置用以控制该一个或更多个或者该多个发光二极管封装中的个体或者成组的个体发光二极管封装的白色(背)光的强度或色彩，或者强度和色彩两者。
在包括单独的彩色发光源(例如红色、绿色和蓝色LED)的，需要在发光源以外混合不同颜色以在背光照明器件的出射窗上产生均匀的色点的现有技术LCD背光照明器件中，光源的亮度图案之间的有限重叠在局部调暗或增亮一个或多个发光源时造成在背光照明器件的出射窗中的色点偏差。不同于某些使用单独的蓝色、红色和绿色源的现有技术LCD背光照明器件，本发明的(背光)照明器件支持(背光)照明器件以这种方式局部调光，伴随以关联于个体或者成组的个体LED封装的亮度图案之间的减小的重叠，这能够支持比上述的亮度图案之间的较大的重叠所能达到的更深的局部调光，并且不会严重影响(背光)照明器件的色点分布。因此，使用本发明的(背光)照明器件，可以进行2D调暗和/或增亮。
作为本发明的进一步的方面，由于改善的色彩均匀性，在“直接照明”和“边缘照明”(背光照明)配置中，1D调暗或增亮能力也都可以通过本发明的(背光)照明器件而改善。
三重频带原则
在本发明中，除其他以外，应用三重频带原则，即，至少应用蓝色发光源、绿色发光源和红色发光源。因此，更加一般地，根据再下一方面，本发明提供以下元件的使用：
a.蓝色光源，其被布置用以发出蓝光发射；
b.绿色发光材料，其被布置用以吸收蓝光发射的至少一部分并且发出绿光，以及红色发光材料，其被布置用以吸收蓝光发射的至少一部分，或绿光的至少一部分，或者蓝光发射的至少一部分和绿光的至少一部分两者，并且发出红光；以及
c.透射陶瓷层，其被布置用以透射蓝光发射的至少一部分，其中透射陶瓷层包含绿色发光材料的至少一部分或红色发光材料的至少一部分，或者包括绿色发光材料的至少一部分和红色发光材料的至少一部分；以产生光，特别是白光。
色彩和色温
在此的术语“白光”，为本领域内的技术人员所知晓。其特别地涉及具有在大约2000K与20000K之间，特别是2700K-20000K之间的相关色温(CCT)的光，用于特别地在大约2700K与6500K的范围内的一般照明，以及用于特别地在大约7000K与20000K的范围内的背光照明目的，并且特别地在自BBL的大约15个SDCM(色容差)以内，特别地在自BBL的大约10个SDCM以内，更特别地在自BBL的大约5个SDCM以内。在此，术语用于背光照明器件的白光可以特指这样的光，其结合LCD面板的透射特性，在LCD的所有像素都在最高透射模式时，产生白色的、并且位于黑体轨迹或与黑体轨迹接近(即，特别地在自黑体轨迹大约15个SDCM以内)的屏幕前(FOS)色点。
特别地，对于显示器件，色点被选择以提供在BBL上或与其接近的屏幕前色点。优选地，结合LCD面板的色彩滤镜，产生的(屏幕前)相关色温可能为在BBL上(或与其接近)接近9000K，比如在7000K-12000K的范围中，更加优选地，在8000K-10000K的范围内。
对于除背光照明以外的照明应用，由照明器件生成的白色光的相关色温可以在大约2700K-6500K的范围内；特别是大约2700K(比如大约2500K-2800K)、大约3000K(比如大约2800K-3300K)、大约4000K(比如大约3500K-4500K)或者大约6500K(比如大约5500K-7500K)。
术语“蓝光”或者“蓝光发射”特别地涉及具有在大约410nm-490nm范围内的波长的光。术语“绿光”特别地涉及具有在大约500nm-570nm范围内的波长的光。术语“红光”特别地涉及具有在大约590nm-650nm范围内的波长的光。
这些术语不排除发光材料可能特别地具有宽带发射，所述宽带发射具有分别在大约500nm-570nm以及大约590nm-650nm范围以外的波长的发射。然而，这样的发光材料的(或者相应地，LED的)发射的主波长将相应地见于在此给定的范围内。因此，短语“具有在...范围内的波长”特别地表示发射可以具有在指定范围内的主发射波长。
LED封装布置的非穷尽列表
术语“LED封装”或“发光二极管封装”在此指包括LED，特别是蓝色发光LED的单元，其包括在LED下游布置的陶瓷发光材料，以及一种或多种其他的发光材料。这些术语可以指单个的LED封装，但是也可以在实施方式中指多个LED封装。这样的封装是由于LED光和发光材料光的结合而能够发出(白色)光的单元。一般地，LED可以进一步包括透镜，比如硅橡胶(半)球或者圆顶，其特征在于其具有发光的，并且还可以被用于保护LED并且/或者增大来自LED的光提取的凸面。这样的透镜可以包括分散的发光材料。
本发明在一方面还针对于LED封装本身。
术语“下游”由本领域内的技术人员所知晓，并且可以在此指相对于LED并且在LED的照明光束中的位置。在LED下游的发光材料可以接收LED发射(譬如，假设不受阻碍的照射光束)的至少一部分，并且可以将LED发射的至少一部分转换为具有另一波长的光。
在此，术语“LED发射”指当LED在工作中时，LED的光。术语“LED发射”、“LED光”、“LED照明光”是相等的。此外，发射蓝色光的LED可以被精简地表示为“蓝光LED”、“蓝色光泵浦”，或者“蓝色LED泵浦”，等等。同样地，这适用于在使用中发出其他色彩的LED。
短语“其中该多个LED封装中的至少一个包括...”，指的是在其中这些LED封装中的一个或多个包括...的实施方式，以及在特定实施方式中全部这些LED封装包括...
为了获得白光，比如用于照明器件，多种LED封装配置是可能的。以下非穷尽地列举了可能的实施方式。
在一实施方式中，LED封装包含蓝色LED、红色发光材料以及包含绿色发光材料的陶瓷层。红色发光材料在变型(i)中可以被分散在透镜(或圆顶)内，在变型(ii)中可以被作为透镜上的层而布置，在变型(iii)中可以被作为在陶瓷层的下游侧(即，陶瓷层不朝向LED的一侧)的陶瓷层上的层而提供，在变型(iv)中可以被作为在陶瓷层的上游侧(即，陶瓷层朝向LED的一侧)的陶瓷层上的层而提供，在变型(v)中还可以被作为在陶瓷层的下游侧(即，陶瓷层不朝向LED的一侧)的陶瓷层而提供，在变型(vi)中还可以被作为在陶瓷层的上游侧(即，陶瓷层朝向LED的一侧)的陶瓷层而提供。
在另一种实施方式中，LED封装包含蓝色LED、绿色发光材料以及包含红色发光材料的陶瓷层。绿色发光材料在变型(vii)中可以被分散在透镜内，在变型(viii)中可以被作为透镜上的层而布置，在变型(ix)中可以被作为在陶瓷层的下游侧(即，陶瓷层不朝向LED的一侧)的陶瓷层上的层而提供，在变型(x)中可以被作为在陶瓷层的上游侧(即，陶瓷层朝向LED的一侧)的陶瓷层上的层而提供，在变型(xi)中还可以被作为在陶瓷层的下游侧(即，陶瓷层不朝向LED的一侧)的陶瓷层而提供(同时参见以上的变型vi)，在变型(xii)中还可以被作为在陶瓷层的上游侧(即，陶瓷层朝向LED的一侧)的陶瓷层而提供(同时参见以上的v)。
此外在又一实施方式中，LED封装在变型(xiii)中可以包含蓝色LED、以及包含红色发光材料和绿色发光材料的陶瓷层。
变型的组合也是可以的。此外，三重频带原则被应用的事实不排除更多发光材料的使用，譬如用以增加色域和/或CRI和/或效能。特别优选地是具有提供在陶瓷层的上游的红色发光材料的实施方式(例如iv、vi)，因为这可以导致显示器件色域的增强或者导致照明器件的系统效能的增强，或者显色的增强。
在特定实施方式中，LED被布置用以产生具有在大约430nm-455nm范围内，特别是在大约440nm-450nm范围内的波长的蓝光。如上所述，这特别地表明主发射波长是在指示的波长范围内的。蓝色光源的发射，特别是被布置用以发出蓝光发射的LED，一般地将会为频带发射，该频带发射具有在大约20nm-80nm宽度范围内的半高带宽。
在一实施方式中，特别地假定陶瓷层包含绿色发光材料，红色发光材料相对于LED而言在LED的下游并且(但是)在透射陶瓷层的上游布置。以这种方式，红色发光材料基本上不能吸收绿光(由绿色发光材料发射的)。因此，在一实施方式中，红色发光材料被布置在绿色发光材料的上游。
在特定实施方式中，透射陶瓷层具有包含红色发光材料的上游侧涂层。在透射陶瓷层与涂层之间可以可选地存在一层或多层另外的层。该一层或多层另外的层可以有利地在它们的光学性质中具有光谱相关性，例如，以反射光谱的特定部分。这一实施方式还包括一实施方式，其中LED具有包含红色发光材料的下游涂层，其中红色发光材料在绿色发光材料的上游。在LED和下游涂层之间可以可选地存在一层或多层另外的层。该一层或多层另外的层可以有利地在它们的光学性质中具有光谱相关性。
一般地，在本发明的LED封装中，陶瓷层可以被布置在到LED的发光表面大约0nm-20mm，特别是大约0nm-15mm的范围内，更加优选地在大约0与5mm的范围内的距离以内。大约0mm在此表示LED的发光表面与陶瓷层的受光表面相互接触。
发光材料与透射陶瓷
特别优选的发光材料选择自石榴石和氮化物，特别是相应地掺杂有三价铈或二价铕的石榴石和氮化物。石榴石的实施方式特别地包含A3B5O12石榴石，其中A至少包含镏并且其中B至少包含铝。这样的石榴石可以用铈(Ce)，用镨(Pr)或者铈与镨的组合进行掺杂。特别地，B包含铝(Al)，然而B还可以部分地包含镓(Ga)和/或钪(Sc)和/或铟(In)，特别是高达Al的约10％(即，B离子基本上包括90或更高摩尔％的Al以及10或更低摩尔％的Ga、Sc和In中的一种或多种)；B可以特别地包括高达大约10％的镓。在另一种变型中，B和O可以至少部分地由Si和N所代替。元素A可以特别地被选择自包含钇(Y)、钆(Gd)、铽(Tb)和镥(Lu)的组。特别地，用于本发明中的石榴石发光材料至少包括Lu。此外，Gd和/或Tb特别地仅存在高至A的大约20％的量。在特定实施方式中，石榴石发光材料包含(Y1-XLuX)3B5O12:Ce，其中x大于0并且等于或小于1，特别是其中x≥0.2，并且更加特别地其中x≥0.8。一般地，Lu含量越高，色域越大。取决于色温，最大CRI见于特定的Y/Lu比率。特别是在较高色温上，较高的Lu含量是优选的，而对于较低的色温，较高的Y含量对于最大CRI而言是优选的。
项“:Ce”，表示发光材料中的金属离子的一部分(即，在石榴石中：“A”离子的一部分)被Ce所取代。譬如，假定(Y1-XLuX)3AL5O12:Ce，Y和/或Lu的一部分被Ce所替代。这种表示方法为本领域中的技术人员所知晓。Ce将会替代一般不超过10％的A；一般地，Ce浓度将会在0.1％-4％，特别是0.1％-2％的范围之内(相对于A)。假定1％的Ce和10％的Y，完整的正确分子式可为(Y0.1Lu0.89Ce0.01)3Al5O12。如本领域内的技术人员所知晓的，石榴石中的Ce基本上或者只在三价状态中。
一般地，用于发光石榴石材料的优选实施方式的分子式能够被描述为(Y1-q-rLuq-sCer+s)3B5O12。在此，0＜r+s≤0.1，0＜q-s＜1，0＜q≤1，特别是0.1≤q≤1，更加特别地，0.2≤q≤1，甚至更加特别地，0.8≤q≤1，并且0≤q+r+s≤1；B是按上述定义的。“r+s”项可以从制备发光材料时起就进行选择，用以补偿铈的引入，可以相应地减少镏的量，可以相应地减少钇的量，或者可以相应地减少钇和镏的总量。本领域中的技术人员明白，这同样适用于包含钆和/或铽的石榴石。特别是包含Lu的石榴石能够被作为绿色发光材料使用。如上所述，在特定实施方式中，Y可以进一步由Gd和/或Tb和/或Pr所部分地取代。
红色发光材料在一实施方式中可以包含一种或多种选择自包括(Ba，Sr，Ca)S:Eu、CaAlSiN3:Eu和(Ba，Sr，Ca)2Si5N8:Eu的组的材料。在这些化合物中，铕(Eu)基本上或仅为二价，并且取代一种或多种表示的二价阳离子。一般地，Eu将不会以大于阳离子的10％的量存在，特别是在大约0.5-10的范围内，更加特别地在相对于其所取代的阳离子的大约0.5％-5％的范围内。项“:Eu”表示金属离子的一部分由Eu(在这些范例中由Eu2+)所取代。譬如，假定在CaAlSiN3:Eu中有2％的Eu，正确分子式可以是(Ca0.98Eu0.02)AlSiN3。二价铕一般将会取代二价阳离子，比如上述的二价碱土阳离子，特别是Ca、Sr或Ba。
(Ba，Sr，Ca)S:Eu材料也可以被表示为MS:Eu，其中M为一种或多种选择自包括钡(Ba)、锶(Sr)和钙(Ca)的组的元素；特别是，M在这一化合物中包含钙或锶、钙和锶，更加特别地，钙。这里，Eu被引入并且取代M(即，Ba、Sr，和Ca中的一种或多种)的至少一部分。
此外，(Ba，Sr，Ca)2Si5N8:Eu材料还可以被表示为M2Si5N8:Eu，其中M为一种或多种选择自包括钡(Ba)、锶(Sr)和钙(Ca)的组的元素；特别地，M在这一化合物中包含Sr和/或Ba。在进一步的特定实施方式中，M包含Sr和/或Ba(不考虑Eu的存在)，特别地为50％-100％，特别地为50％-90％的Ba和50％-0％，特别是50％-10％的Sr，比如Ba1.5Sr0.5Si5N8:Eu(即75％的Ba；25％的Sr)。这里，Eu被引入并且取代M(即，Ba、Sr和Ca中的一种或多种)的至少一部分。
透射陶瓷层或发光陶瓷，以及它们的制备方法是已知于本领域中的。譬如，可参考美国专利申请序列号10/861,172(US2005/0269582)、美国专利申请序列号11/080,801(US2006/0202105)，或者WO2006/097868、WO2007/080555、US2007/0126017以及WO2006/114726。所述的文件，以及特别是被提供于这些文件中的关于陶瓷层的制备的信息在此作为参考被纳入。
陶瓷层可以特别地为自支撑层，并且可以独立于半导体器件而形成，随后在一实施方式中被附着到完成的半导体器件或者在另一实施方式中被作为半导体器件的生长基底来使用。陶瓷层可以是半透明的或透明的，这可以减少与不透明波长转换层，比如共形的发光材料层(即，粉层)相关的散射损耗。发光陶瓷层可以比薄膜或共形发光材料层更加坚固。此外，由于发光陶瓷层是固态的，其与也是固态的，比如透镜和二次光学元件之类的额外的光学元件进行光学接触可能更为容易。
陶瓷发光材料可以在一实施方式中通过高温加热粉状发光材料直至发光材料颗粒的表面开始软化并形成液态表面层而被形成。部分融化的颗粒表面促进了颗粒间的质量输送，导致颗粒在那里连结的“颈部”的形成。形成颈部的质团的再分布导致颗粒在烧结中的收缩，并且产生颗粒的坚固的凝聚。预成形的“坯体”或烧结的预致密化陶瓷的单轴的或均衡的压制步骤以及真空烧结可能是必需的，用以形成具有低剩余内部孔隙率的多晶陶瓷层。陶瓷发光材料的半透明度，即其产生的散射量，可以通过调节加热或压制条件、制造方法、使用的原始发光材料颗粒、以及发光材料的合适的晶格，而从高度不透明到高度透明进行控制。除了发光材料之外，可以包括比如氧化铝之类的其他陶瓷形成材料，例如用以促进陶瓷的形成或者用以调节陶瓷的折射率。例如，通过共烧两种单独的粉状发光材料，比如氧代次氮基硅酸盐(oxonitridosilicate)发光材料和氮硅化物(nitridosilicates)发光材料，还可以形成包含一种以上的晶体成分或者晶体和非晶体或玻璃状成分的组合的多晶复合材料。
在特定实施方式中，陶瓷发光材料可以通过传统的陶瓷工艺形成。除其他的以外，“坯体”通过干压、流延铸造、slib铸造等形成。这一坯体随后在高温下被加热。颈部形成和颗粒间质量输送在这一烧结阶段发生。这导致孔隙率的显著减小以及随之造成的陶瓷体的收缩。剩余孔隙率取决于烧结条件(温度、加热、保压、气氛)。预成形的“坯体”或烧结的预致密化陶瓷的热单轴或者热均衡或者真空烧结可能是必需的，用以形成具有低剩余内部孔隙率的多晶陶瓷层。
可以譬如被形成为发光陶瓷层的发光材料的范例包括具有通式(Lu1-x-y-a-bYxGdy)3(Al1-z-cGazSic)5O12-cNc:CeaPrb，其中0≤x＜1、0≤y＜1、0≤z≤0.1、0＜a≤0.2、0≤b≤0.1，并且0≤c＜1的铝石榴石发光材料，比如在黄-绿范围内发光的Lu3Al5O12:Ce3+、Y3Al5O12:Ce3+和Y3Al4.8Si0.2O11.8N0.2:Ce3+；以及(Sr1-x-yBaxCay)2-zSi5-aAlaN8-aOa:Euz 2+，其中0≤a＜5、0≤x≤1、0≤y≤1、0≤x+y≤1，并且0＜z≤1，比如在红色范围内发光的Sr2Si5N8:Eu2+。合适的Y3Al5O12:Ce3+陶瓷板可以从Charlotte，N.C.的Baikowski International Corporation处购得，其他绿色、黄色，和红色发光材料也可能是合适的，包括(Sr1-a-bCabBac)SixNyOz:Eua 2+(a＝0.002-0.2、b＝0.0-0.25、c＝0.0-0.25、x＝1.5-2.5、y＝1.5-2.5、z＝1.5-2.5)，包括例如SrSi2N2O2:Eu2+；(Sr1-u-v-xMguCavBax)(Ga2-y-zAlyInzS4):Eu2+，包括例如SrGa2S4:Eu2+；(Sr1-x-yBaxCay)2SiO4:Eu2+，包括例如SrBaSiO4:Eu2+；Ca1-xSrxS:Eu2+其中0≤x≤1，包括例如CaS:Eu2+和SrS:Eu2+；
(Ca1-x-y-zSrxBayMgz)1-n(Al1-a+bBa)Si1-bN3-bOb:REn，其中0≤x≤1、0≤y≤1、0≤z≤1、0≤a≤1、0≤b≤1并且0.002≤n≤0.2，并且RE被选择自铕(II)和铈(III)，包括例如CaAlSiN3:Eu2+和CaAl1.04Si0.96N3:Ce3+；以及Mx V+Si12-(m+n)Alm+nOnN16-n，x＝m/v并且M为优选地从包括Li、Mg、Ca、Y、Sc、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu的组或者其中的混合物中被挑选出来的金属，包括例如Ca0.75Si8.625Al3.375O1.375N0.625:Eu0.25。
不同于包含在折射率上与粘结剂或周围材料存在较大光学不连续性的发光材料颗粒的发光粉膜，并且不同于在光学上表现为不存在光学不连续性的单个大的发光材料颗粒的单晶发光体，多晶发光陶瓷可以表现为紧密地聚集在一起的单个的发光材料颗粒，以使得在不同发光材料颗粒之间的界面上(基本上)仅有很小的光学不连续性。通过减小光学不连续性，接近了单晶发光体的光学性质。因而，像LuAG(展示出支持透明性的立方晶体结构)之类的发光陶瓷在光学上几乎是均匀的，并且具有如同形成发光陶瓷的发光材料一样的折射率。不同于共形发光材料层或者被置于比如树脂之类的透明材料中的发光材料层，发光陶瓷一般不需要发光材料本身以外的粘结材料(比如有机树脂或环氧树脂)，从而使单个的发光材料颗粒之间存有非常少的不同折射率的间隙或材料。结果是，发光陶瓷可以是透明的或半透明的，不同于在层中展示出更多和/或更大的光学不连续性的共形发光材料层。
如上所述，在特定实施方式中，透射陶瓷层包括含有铈的石榴石陶瓷，特别是A3B5O12:Ce石榴石陶瓷(如同也在上面定义的)，其中A至少包括镏并且其中B至少包括铝，更加特别地，(Y1-xLux)3B5O12:Ce石榴石陶瓷，其中x大于0并且等于或小于1。特别地，B为铝。短语“透射陶瓷层包括含有铈的石榴石陶瓷”特别地涉及到基本上或者完全由这样的材料(这里在这一实施方式中为石榴石)所构成的陶瓷。
透射陶瓷层是已知于本领域中的，也见上文。透明陶瓷层的透明度可以使用透射率作为对于层的散射性质的度量而被定义。透射率特别地定义为由陶瓷层透射(也在内部反射和散射之后)通过离开漫射光源的光量与照射陶瓷层的发射自漫射光源的光量的比率。透射率可以譬如通过在具有在590nm与650nm之间的主波长的红光的漫射发光源前安装具有譬如在0.07nm-2mm范围内，比如大约120微米的厚度的陶瓷层，并且在随后测量以上定义的比率而获得。
透明的陶瓷层的特征可以譬如在于其透射率大于50％，优选地大于70％，甚至更加优选地大于80％。在特定实施方式中，陶瓷层在红色光的漫射(Lambertian)照明下，对于具有选择自590nm-650nm的范围内的波长的红色光具有在55％-95％范围内的透射率。术语“透射的”在此在一实施方式中可以指透明的，并且在另一种实施方式中可以指半透明的。这些术语由本领域内的技术人员所知晓。
用于一般照明的特定实施方式
除上述实施方式之外，现在指出一些能够特别地(但不仅仅是)被用于(非背光)照明目的，比如一般照明、目标照明，等等的，特定的实施方式。
在这样的实施方式中，(LuxY1-x)3Al5O12:Ce陶瓷荧光体具有约0.2≤x≤1是优选的，其与具有在从大约615nm到645nm的范围内，更加优选地在从大约620nm到635nm的范围内的主峰值波长的红光发射荧光体(作为陶瓷板或者基于粉状应用)相结合。因此，红色发光材料在一实施方式中具有拥有选择自620nm-635nm范围内的主发射波长的发射。
对于在从大约2500K到3500K的范围内的相关色温，大约在0.25≤x≤0.8的Lu浓度是优选的。对于在从大约3500K到4500K的范围内的相关色温，大约在0.3≤x≤0.8的Lu浓度是优选的。对于在从大约5500K到7500K的范围内的相关色温，大约在0.4≤x≤1的Lu浓度是优选的；优选的浓度为大约0.5≤x≤0.9。
参考上述定义的分子式A3B5O12:Ce，0.25≤x≤0.8项描述了这样的实施方式，其中25摩尔％-80摩尔％的A离子或者在晶格中的A位置由Lu离子所占据；另外的75摩尔％-20摩尔％可以由Y所占据(也见上文)。Ce取代了这些离子(Lu和Y)的一种或多种的一部分。可选地，Lu和/或Y的一部分也可以由Tb和/或Pr所取代。
附图说明
现在将要描述本发明的实施方式，仅通过举例的方式，参考附随的示意性附图，其中相应的附图标记表示相应的部件，并且其中：
图1a示意性地描绘根据本发明的实施方式的，具有装有直接照明(即，通过使用基于全内反射的光导或光管照射背光照明器件的出射窗而基本上不将光扩散的发光器件)背光照明器件的LCD面板的显示器件；图1b示意性地描绘根据本发明的进一步的实施方式的，具有装有边缘照明背光照明器件的LCD面板的显示器件。图1c示意性地描绘根据本发明的实施方式的照明器件，其可以作为照明器件本身或者作为背光照明器件使用。这些被示意性地描绘并且在以下描述的实施方式不是限制性的。其它由本领域内的技术人员所知晓的配置也是可以的。
图2a-图2j示意性地描绘根据本发明的实施方式的LED封装的数量不限的可能的配置；
图3描绘对于一定数量的蓝色、绿色和红色发光源组合的效能相对色域的性能；
图4描绘LC显示器的性能；以Lu3Al5O12:Ce作为绿色发光陶瓷层并且以CaAlSiN3:Eu作为红色发光材料；
图5描绘LC显示器的性能；以(Lu0.2Y0.8)3Al5O12:Ce作为绿色发光陶瓷层并且以CaAlSiN3:Eu作为红色发光材料；
图6更加详细地示意性地描绘本发明的实施方式的LED封装的实施方式；
图7a-图7b描绘作为Lu石榴石陶瓷层的发射波长的函数的显色和效能，并且与Lu石榴石发光粉相对比。
具体实施方式
图1a和图1b示意性地描绘了具有被布置用以对LCD显示器10进行背光照明的背光照明器件20的，LCD显示器件1的实施方式。由本领域内的技术人员所知晓的，可选的中间层，比如光学滤镜、散光罩、增亮膜、偏光镜等，未在这一示意图中表示出来。背光照明器件20可以产生白光251用于对LED显示器10进行背光照明。背光照明器件20包括出射窗21，其被布置以允许在背光照明器件20中产生的光250从其逸出并照明LCD显示器10。(背光)照明器件20包括一个或更多个LED封装200，特别是多个LED封装200，比如大约1-20个，像2-20个(用于小型LCD面板，例如用于移动应用)；4-50个(用于中型尺寸面板，例如用于汽车中控台LCD面板)；或者20-1000个(用于大型面板，例如LCD TV面板)LED封装200。LED封装200可以被布置在后壁22(“直接照射”)(如在图1a中示意性地描绘的那样)，与出射窗21相对，但是也可以被应用在侧壁23(“边缘照明”)(如在图1b中示意性地描绘的那样)。这样的变型的结合也是可以的。
LED封装200可以进一步包括或者与二次光学元件(未被描绘)相结合，以重新分布发射自LED封装200的光。在特定实施方式中，背光照明器件20包括出射窗21和后壁22，其中后壁22与出射窗21相对，并且基本上平行于出射窗21，并且其中LED封装200被布置在后壁22并且被布置用以提供经由出射窗21从背光照明器件20逸出的发射(特别地见图1a)。出射窗21一般为透明材料，其可以进一步包括一个或多个滤光涂层以及/或者其他光学活性层(比如散光罩(散光罩层))。因此，以附图标记250表示的，由LED封装200产生的白色或者基本上为白色的光，可以通过可选的滤光涂层和/或出射窗材料改变为白色光251。此外，后壁22和侧壁23一般包括反光材料，比如反光涂层。
在如图1a-图1c中所描绘的实施方式中，(背光)照明器件20进一步包括控制器用以控制一个或更多个个体LED封装200，特别是所有LED封装200的发射光的强度或色彩，或者两者。
图1c示意性地描绘出照明器件120，其可以进一步与图1a的背光照明器件20相一致。照明器件120在一实施方式中还可以产生非白色光，或者具有可变相关色温的白色光。在图1c的示意性实施方式中，照明器件120通过举例的方式包括被布置用以提供直接照明的LED封装200(类似于在图1a中描绘的实施方式)和被布置用以提供边缘照明的LED封装200(类似于在图1b中描绘的实施方式)。这些选项中的任意一个当然也是可以的。
图2a-2j示意性地描绘了LED封装200的数种可能的配置。LED封装200包括LED 201，其具有发光表面202。在发光表面202(即，芯片或管芯的)的下游，发光材料被布置在这一表面之上或与其远离的位置，用以吸收至少一部分LED发射并且发出绿色和红色光(以及可选地还有其他色彩)。图2a-图2j全部涉及在其中应用陶瓷层205的实施方式。这一陶瓷层205被布置用以接收LED 201的光的至少一部分并且具有光接收表面261。特别是，陶瓷层205被布置以接收基本上全部的LED发射。光接收表面261被布置以面向LED 201的发光表面202。
图2a为了解释的目的，示意性地描绘了根据本发明的LED封装200的实施方式。被布置用以发出由附图标记249所指示的蓝光发射的发光二极管201和陶瓷层205被布置为使得陶瓷层205接收基本上全部的LED光249。这可以通过提供陶瓷层205的实施方式而实现，其中陶瓷层205，即光接收表面261，被附着到发光表面202并且具有与LED 201的发光表面202基本上相同的或更大的面积。
陶瓷层205还可以被布置得更加远离发光表面202，即在距发光表面201为L1的距离上，其中距离L1优选地在1mm与15mm之间的范围内，更加优选地在2mm与10mm的范围内。在这样的实施方式中，陶瓷层205的光接收表面261可以具有比发光表面202更大的表面积。当陶瓷层205不远离时，L1将基本上为0mm。
陶瓷层205可以将发射光249的至少一部分转换为另一色彩的光，譬如绿色光。在这一实施方式中，光接收表面261可以接收LED201的基本上全部的发射249。
在上游或下游(但仍在陶瓷层205以内)可以存在另一种发光材料。在图2a的实施方式中，这以发光材料层206表示，但这只是实施方式之一，见以下。其他发光材料也可以转换LED的LED发射光249的至少一部分。发光层206或者陶瓷层205或者两者可以包含绿色发光材料。同样地，发光层206或者陶瓷层205或者两者可以包含红色发光材料。光经由发光表面262从陶瓷层205逸出。
以这种方式，蓝色光源，比如被布置用以发出蓝光发射249的蓝色发光LED 201；被布置用以吸收蓝光发射的至少一部分并且发出绿光的绿色发光材料，以及被布置用以吸收蓝色发射的至少一部分，或者绿光的至少一部分，或者蓝光发射的至少一部分和绿光的至少一部分两者并且发出红光的红色发光材料；被布置用以透射蓝光发射的至少一部分的透射陶瓷层205，其中透射陶瓷层205包含绿色发光材料的至少一部分或红色发光材料的至少一部分，或者包含绿色发光材料的至少一部分和红色发光材料的至少一部分；可以被用于产生(白色)光250。LED封装200被特别地布置用以产生白光250。
如上所述，陶瓷层205可以将发射光249的至少一部分转换为另一种色彩的光，譬如绿光。当陶瓷层205包含红色发光材料，并且当绿色发光材料被布置于陶瓷层的上游时，红色发光材料可以被布置用以吸收绿光的至少一部分，或者LED的蓝光发射的至少一部分，或者吸收绿光的至少一部分和蓝光发射的至少一部分两者。
陶瓷层205一般将会是基本上平坦的板，以光接收表面261平行于LED 201的发光表面202来布置。特别地，陶瓷层205的光接收表面261与发光表面262基本上与LED 201的发光表面202平行。
已经示意性地解释了LED封装200如何提供基本上为白色的光250，现在进一步示意性地描绘LED封装的一些实施方式。
图2b示意性地描绘了LED封装200的实施方式，其中LED封装200包括陶瓷层205和发光材料层206，其中后者在陶瓷层205的下游。在图2b的示意图中，陶瓷层205被附着到发光表面202；然而，可以存在比如光学活性层，或者胶层之类的中间层。此外，在图2b的示意图中，发光层206被附着到陶瓷层205；然而，可以存在比如光学活性层，或者胶层之类的中间层。发光层206或者陶瓷层205或者两者可以包含红色发光材料。同样地，发光层206或者陶瓷层205或者两者可以包含绿色发光材料。
在示意图2b的实施方式中，陶瓷层205包含绿色发光材料，以标记203表示，并且发光材料层205包含红色发光材料204。在一实施方式的这一示意图中，发光层206接收通过陶瓷层205的发光表面262从陶瓷层选出的光。从陶瓷层205逸出的光将会在这一实施方式中包含蓝色LED光和来自陶瓷层205中的绿色发光材料203的绿光。红色发光材料204可以转换蓝光LED发射249的至少一部分以及/或者来自绿色发光材料203的绿光的至少一部分。红色发光材料204被布置用以发出红光。
图2b的实施方式的示意图进一步包括可选的圆顶或透镜210。这样的圆顶可以包含硅胶材料，并且此外可以被用来保护LED 201，特别是发光表面202以及如陶瓷层205之类的其他部件。特别地，圆顶210可以被布置用以更加高效地从LED封装200提取出光并且/或者产生优选的辐射图案。
除了不存在发光层206，并且陶瓷层205包含绿色发光材料203和红色发光材料204两者的事实之外，示意图2c的实施方式和如在图2b中示意性地描绘的实施方式是相同的。
除了发光层206在陶瓷层205的上游，而在图2b中发光层206在陶瓷层205的下游的事实之外，示意图2d的实施方式和如在图2b中示意性地描述的实施方式是相同的。
除了不存在发光层206，并且第一205(1)和第二205(2)陶瓷层被布置到LED 201的事实之外，示意图2e的实施方式和如在图2b中示意性地描述的实施方式是相同的。第一陶瓷层205(1)或者第二陶瓷层205(2)或者两者可以包含红色发光材料。同样地，第一陶瓷层205(1)或者第二陶瓷层205(2)或者两者可以包含绿色发光材料。在示意图2e的实施方式中，第一陶瓷层205(1)包含红色发光材料204，而第二陶瓷层205(2)包含绿色发光材料203。这里，在这一示意性绘出的实施方式中，第二陶瓷层205(2)在第一陶瓷层205(1)的上游。如上所述，在发光表面202与(第二)陶瓷层205(2)之间以及/或者在第二205(2)与第一陶瓷层205(1)之间可以存在可选的另外的层。
图2f示意性地描绘出一实施方式，其中发光材料(绿色、红色，或者绿色+红色)的至少一部分由陶瓷层205所包含并且发光材料(绿色、红色，或者绿色+红色)的至少一部分被包含在透镜或圆顶210内。在示意图中，作为优选的范例，陶瓷层205包含绿色发光材料203，而圆顶210包含红色发光材料204。以这种方式，蓝色光源即这里的LED 201，被布置用以发出蓝光发射，绿色发光材料203被布置用以吸收蓝光发射的至少一部分并且发出绿光，红色发光材料204被布置用以吸收蓝光发射(未被陶瓷层205(中的发光材料)所吸收的)的至少一部分以及/或者绿光的至少一部分并且发出红光，并且透射陶瓷层205被布置用以透射蓝光发射(其至少部分地经由陶瓷层205的发光表面262从陶瓷层205逸出)的至少一部分并且包含绿色发光材料203；这些在一起可以在LED封装200的使用中导致白光250的产生。在图2f的示意性实施方式中，圆顶210包含红色发光材料204，而陶瓷层205包含绿色发光材料203。
图2g示意性地描绘了一实施方式，其中发光材料(绿色、红色，或者绿色+红色)的至少一部分由陶瓷层205所包含并且发光材料(绿色、红色，或者绿色+红色)的至少一部分被包含于透镜或圆顶210的特定部分215之内。譬如，LED封装200包括附着到LED 201的陶瓷层205(可选地包括布置于LED 201的发光表面202与陶瓷层205的光接收表面261之间的另外的层)；第一外壳(比如层、圆顶或者圆盘)230，其基本上包围住陶瓷层205(但不基本上包围住光接收表面261)，从而接收基本上全部的由陶瓷层205所透射和发出的光；以及圆顶210，其基本上包围住第一外壳230，从而接收基本上全部的由第一外壳230所透射和发出的光。在图2g的示意图中，作为优选的范例，陶瓷层205包含绿色发光材料203，而第一圆顶230包含红色发光材料204。以这种方式，蓝色光源即这里的LED201，被布置用以发出蓝光发射，绿色发光材料203被布置用以吸收蓝光发射的至少一部分并且发出绿光，红色发光材料204被布置用以吸收蓝光发射(未被陶瓷层205(中的发光材料)所吸收的)的至少一部分以及/或者绿光的至少一部分并且发出红光，并且透射陶瓷层205被布置用以透射蓝光发射的至少一部分并且包含绿色发光材料203；这些可以在LED封装200的使用中共同地导致白光的产生。
在图2h中示意性地描绘的实施方式基本上与如在图2f中示意性地描绘的实施方式相同，区别仅在于发光材料的至少一部分(未包含于圆顶或透镜210中，而是)被安排作为在透镜或圆顶210的外表面的至少一部分上的发光材料层206。这一具有发光材料的外层被表示为涂层211。在示意性地描绘于图2h中的实施方式中，陶瓷层205包含绿色发光材料203而涂层211包含红色发光材料204。然而，这也可以被反过来布置。并且，如上所述，发光材料的混合物也可以被应用在陶瓷层205、发光层206(这里的涂层211)、或者陶瓷层205和发光层206两者中。
图2i示意性地描绘了另一种实施方式，其中LED封装200进一步包括光导220，比如准直器或光管，其可以特别地被布置用以接收(导引)LED 201的基本上全部的光249，并且在其中，光导220进一步被布置用以将光准直或导引到陶瓷层205的至少一部分上或者到其方向内，即，布置在距发光表面202为L1的距离上的陶瓷层205的光接收表面261的至少一部分的方向内。特别地以这样的方式布置光导220以使得基本上没有来自LED 201的光249在未被光导220在陶瓷层205的方向内导引的情况下从LED 201逸出；即LED封装200基本上不产生不是由陶瓷层205产生或透射通过的光250。(在此特别注意，光250是蓝光LED发射、来自绿色发光材料203的绿光以及红色发光材料204的红光成分的组合)。这里，术语“透射”的意思是在光接收表面261(即陶瓷层205的上游侧)进入陶瓷层205的光至少部分地透射通过陶瓷层205(其还可能部分地被吸收并转换为另一波长的光，并且它还可能部分地被吸收并由于非辐射过程而损耗掉)并且经由发光表面262从陶瓷层205(至少部分地，见上文)逸出。因此，LED 201的发光表面202特别地由以标记221表示的光导壁所包围；同样地，陶瓷层205可以在一实施方式中被附着到光导壁221，但也可以在另一种实施方式中被布置在光导开口222的前面。可选地，可以存在透镜或圆顶210。
发光材料203、204可以被布置在几个位置。譬如，发光材料的至少一部分可以被布置在圆顶210之内或之上(另见上文)，发光材料的至少一部分可以被布置作为在LED 201的发光表面202上的发光层，发光材料的至少一部分可以被布置作为在陶瓷层205的上游侧的层，发光材料的至少一部分可以被布置在陶瓷层205的下游侧，并且发光材料的至少一部分可以被布置在光导壁221的至少一部分上。两种或更多种这些选项的组合也是可以的。发光材料，特别是石榴石材料的至少一部分，由陶瓷层205所包含。
在图2h的示意图中，陶瓷层205包含绿色发光材料203并且LED封装进一步包括布置在陶瓷层205上游的发光材料层206，此发光材料层在此包含红色发光材料204。
优选地，光导壁221至少部分地包含金属或陶瓷材料，具有相当的厚度以支持热量传输，并且与陶瓷层205热接触，用以将产生自一种或更多种发光材料中的热量从这些发光材料传导出去并且将这些热量传递到周边环境或者到另外的散热材料。散热器和散热材料是本领域中公知的，并且不再进一步描绘。
在本发明的可选实施方式中，光导220包括固体，例如玻璃、(熔融)石英玻璃，或者陶瓷，例如蓝宝石，表示为光导235，其可以被特别地安装在陶瓷层205的上游和LED 201的发光表面202的下游，用以将发射自发光表面202的光导引到陶瓷层205。光导235可以被布置使得基本上全部的发射自LED封装200的光250都透射通过陶瓷层205或者由其转换和发射。这一实施方式示意性地描绘于图2j中。这样的玻璃、(熔融)石英玻璃，或者陶瓷，比如蓝宝石，基本上不包含发光材料。
在全部上述的，以及描绘于图2a-图2j中的实施方式中，陶瓷层205基本上与LED 201的发光表面202平行，即LED 201的发光表面202与陶瓷层205的光接收表面261和发光表面262基本上是平行的。
图3描绘了具有根据本发明的实施方式的背光照明器件20的LCD TV的性能，其中LED封装200如在图2f中示意性地描绘的那样布置，并且其中相对于其中在圆顶210中应用了SrSi2N2O2:Eu粉(标记304-306)或者Lu3Al5O12:Ce粉(标记301-303)作为绿色发光粉的“参照”LED封装，陶瓷层205包含选择自包括Lu3Al5O12:Ce(标记307-309)和(Lu0.2Y0.8)3Al5O12:Ce(标记310-312)的组的绿色发光材料203。在所有的情况中CaAlSiN3:Eu作为红色发光材料204而被应用，其在所有范例中都被布置在圆顶210内。
背光照明器件20，包括常规色彩滤镜，产生出具有大约9000K的相关色温(CCT)的白光。应用了夏普(Sharp)LC-32RA1E面板。为了发光材料-LED组合的总揽，见下文表1。
表1：有关图3的参考
  附图标记   LED峰值发射波长(nm)   绿色发光材料203   在圆顶210内   在陶瓷层205内   红色发光材料204(在圆顶210中)
  301   440   Lu3Al5O12:Ce粉   是   否   CaAlSiN3:Eu粉
  302   445   Lu3Al5O12:Ce粉   是   否   CaAlSiN3:Eu粉
  303   450   Lu3Al5O12:Ce粉   是   否   CaAlSiN3:Eu粉
  304   440   SrSi2N2O2:Eu粉   是   否   CaAlSiN3:Eu粉
  305   445   SrSi2N2O2:Eu粉   是   否   CaAlSiN3:Eu粉
  306   450   SrSi2N2O2:Eu粉   是   否   CaAlSiN3:Eu粉
  307   440   Lu3Al5O12:Ce   否   是   CaAlSiN3:Eu粉
  308   445   Lu3Al5O12:Ce   否   是   CaAlSiN3:Eu粉
  309   450   Lu3Al5O12:Ce   否   是   CaAlSiN3:Eu粉
  310   440   (Lu0.2Y0.8)3Al5O12:Ce   否   是   CaAlSiN3:Eu粉
  311   445   (Lu0.2Y0.8)3Al5O12:Ce   否   是   CaAlSiN3:Eu粉
  312   450   (Lu0.2Y0.8)3Al5O12:Ce   否   是   CaAlSiN3:Eu粉
对于表1要注意的是：由蓝色发光二极管发出的光的主波长通常比发射光谱的峰值波长(即最大波长)大3nm到10nm，这取决于发射的光谱形状和光谱位置。
以Lu石榴石作为陶瓷层205，效能和色域两者均相对于Lu石榴石粉得到提高。通过改变Lu的含量，可以在高效能与高色域之间做出选择(见由虚线包围的区域)。以Lu石榴石作为陶瓷层205，可以在高效能下轻易地实现相对于u’v’NTSC的85％的色域区域的规格，而使用非陶瓷层应用，效能和/或色域区域都较小。在一实施方式中，特别地选择了石榴石，其中A离子包含有在50％-100％的范围内的Lu(不包括Ce)。
一些范例的结果被进一步描绘于图4和图5中。图4描绘了具有在445nm的蓝色主发射，以及Lu3Al5O12:Ce的陶瓷层205和CaAlSiN3:Eu粉的红色发光材料204(另见图3中和以上的表1中的标记308)的9000K屏幕前(FOS)LCD TV Sharp 32”(LC-32RA1E)的色域。图5描绘了具有在445nm的蓝色主发射，以及(Lu0.2Y0.8)3Al5O12:Ce的陶瓷层205和CaAlSiN3:Eu粉的红色发光材料204(另见图3中和以上的表1中的标记311)的9000K FOS LCD TVSharp 32”(LC-32RA1E)的色域。
在表2中，指示出了有关图4和图5的参考。
表2：有关图4和图5的参考
  附图标记  解释
  401  红色FOS色点
  402  绿色FOS色点
  403  蓝色FOS色点
  404  白色FOS色点
  410  色域
  411  背光发射
  412  绿光
  413  红光
  414  Tc＝6500K
  415  Tc＝9000K
  420  NTSC标准色域
  421  EBU标准色域
  422  普朗克轨迹(BBL)
在图6中更加详细地示意性地描绘了本发明的LED封装200的实施方式。在具有发光表面202的LED 201的顶部，陶瓷层堆叠包括第一陶瓷层205(1)和第二陶瓷层205(2)，后者布置在前者的下游。在这种实施方式中，第一陶瓷层205(1)包含绿色发光材料203而第二陶瓷层205(2)包含红色发光材料204，比如含有Lu的石榴石。LED 201和陶瓷层堆叠由透镜或圆顶210包围住。LED进一步包括电极504；基底503，特别是陶瓷基底(比如Al2O3或AlN)；布置到基底503的散热片502；以及用于电气连接(阳极/阴极)的焊盘501。
注意，可以应用发光材料层206，而不是第二陶瓷层205(2)，譬如，其可以包含红色发光材料204。
在以上实施方式中的LED的发光表面202可以具有在这里以标记d1表示的，在大约0.5mm-1.0mm量级内的，比如长和宽的尺寸；圆顶210可以具有以标记d2表示的，在大约1.5mm-3.0mm量级内的尺寸。发光表面202一般将会是正方形，而圆顶210一般将会是球形。光接收表面261可以具有等于或大于LED 201的发光表面202的尺寸。
参考图6，第一陶瓷层205(1)的宽度w1可以在大约0.05mm-0.3mm的范围内；第二陶瓷层205(2)的宽度w2可以在大约0.05mm-0.25mm的范围内。
在使用比如在图2a、图2b、图2c、图2d、图2f、图2g、图2h，图2i和图2j中示意性地描绘的单一陶瓷层，特别是Lu-石榴石陶瓷层的时候，这样的陶瓷层205的宽度一般将会在0.05mm-0.3mm的范围，特别是0.07mm-0.2mm的范围内。红色发光层206(在陶瓷层205的上游或下游)的宽度可以在大约0.01mm-0.1mm的范围内，优选地在大约0.015mm-0.03mm的范围内。
用于照明用途的特定实施方式
以下，更详细地描述用于非背光照明用途的，比如一般照明或者用于工作照明、用于聚光照明、用于区域照明，或者用于直观式照明板的一些特定的实施方式。
在这样的实施方式中，(LuxY1-x)3Al5O12:Ce陶瓷荧光体，具有大约0.2≤x≤1是优选的，其与具有在从大约615nm到645nm范围内，更加优选地在从大约620nm到635nm范围内的主峰值波长的红光发射荧光体(作为陶瓷板或者基于粉状应用)相结合。
对于在从大约2500K到3300K范围内的色温，具有大约0.25≤x≤0.8的Lu浓度是优选的。对于在从大约3500K到4500K范围内的色温，具有大约0.3≤x≤0.8的Lu浓度是优选的。对于在从大约5500K到7500K范围内的色温，具有大约0.4≤x≤1的Lu浓度是优选的；优选的浓度为大约0.5≤x≤0.9。
在图7a和图7b中示出4000K的范例；左y轴表示CRI而右y轴表示相对效能。使用了根据2d的LED配置，以CaAlSiN3:Eu粉作为红色发光材料，并且以LuYAG陶瓷发光板205作为黄光/绿光发射源。
在表3中，表示了有关图7a(2700K)和图7b(4000K)的参考。
表3：有关图7a和图7b的参考
Figure BPA00001177838800291
1：主发射波长大约小5nm
在图7a和图7b所示出的曲线内，变化x值(Lu含量)；产生出的发射波长(最大峰值)被表示在x轴上。
此处的术语“基本上”，比如在“基本上所有的发射”中或者在“基本上包括”中，将会由本领域中的技术人员所理解。术语“基本上”还可以包括具有“全部”、“完全”、“所有”等的实施方式。因此，在实施方式中也可以去掉形容词“基本上”。譬如，短语“陶瓷基本上由石榴石材料构成”以及类似的短语，在一实施方式中也可以涉及石榴石陶瓷，即由石榴石制成的陶瓷(“陶瓷由石榴石材料构成”)。在适用情况下，术语“基本上”还可以涉及90％或以上，比如95％或以上，特别是99％或以上，甚至更加特别地99.5％或以上，包括100％。术语“包含”还包括在其中术语“包含”的意思是“由...构成”的实施方式。譬如，陶瓷层205可以包含绿色发光材料203，可以指绿色发光材料陶瓷。
除了别的以外，此处的器件在工作中被描述。譬如，术语“蓝光LED”指在工作当中产生蓝光的LED；也就是说：LED被布置用以发出蓝光。同样将会由本领域内的技术人员所明白，本发明不限制到工作的方法或者工作中的器件。
应当注意，上述实施方式示例说明而非限制本发明，并且本领域内的技术人员将能够在不背离附加的权利要求的范围的情况下设计出许多可选的实施方式。在权利要求中，任何被置于括号之间的附图标记都不应当被诠释为对权利要求的限制。词语“包含”、“包括”等的使用不排除存在权利要求中申明的以外的元件或者步骤。在元件之前的词语“一个”、“一种”等，不排除存在多个这样的元件。本发明可以通过包括几种不同的元件的硬件的手段，以及通过适当编程的计算机而实施。在列举几种手段的器件权利要求中，这些手段中的一些可以由硬件的同一个项目所实施。仅凭某些措施被列举于彼此不同的从属权利要求中的事实不表示不能够使用这些措施的组合以获益。

Claims (16)

1.一种显示器件(1)，其包括液晶显示(LCD)面板(10)以及被布置用以对所述LCD面板(10)进行背光照明的背光照明器件(20)，其中所述背光照明器件(20)包括发光二极管封装(200)，该发光二极管封装(200)被布置用以产生白色背光，其中所述发光二极管封装(200)包括：
a.发光二极管(201)(LED)，被布置用以发出蓝光发射；
b.绿色发光材料(203)，其被布置用以吸收蓝光发射的至少一部分并且发出绿光，以及红色发光材料(204)，其被布置用以吸收蓝光发射的至少一部分，或者绿光的至少一部分，或者蓝光发射的至少一部分和绿光的至少一部分两者并且发出红光；以及
c.透射陶瓷层(205)，其被布置用以透射蓝光发射的至少一部分，其中所述透射陶瓷层(205)包含所述绿色发光材料(203)的至少一部分或所述的红色发光材料(204)的至少一部分，或者包含所述绿色发光材料(203)的至少一部分和所述红色发光材料(204)的至少一部分，并且其中所述LED、所述绿色发光材料(203)、以及所述红色发光材料(204)被布置用以产生白光(251)，从而对所述液晶显示面板(10)进行背光照明。
2.根据权利要求1所述的显示器件(1)，其中LED被布置用以产生具有在430nm-455nm范围内的主发射波长的蓝光。
3.根据前述权利要求中任意一项所述的显示器件(1)，其中所述透射陶瓷层(205)包含A3B5O12:Ce石榴石陶瓷，其中A至少包含镏(Lu)并且其中B至少包含铝(Al)。
4.根据权利要求3所述的显示器件(1)，其中所述透射陶瓷层(205)包含(Y1-xLux)3B5O12:Ce石榴石陶瓷，其中x大于0并且等于或小于1。
5.根据权利要求4所述的显示器件(1)，其中x≥0.2。
6.根据任意一项前述权利要求所述的显示器件(1)，其中所述红色发光材料(204)包含一种或多种选自包括(Ba，Sr，Ca)S:Eu、CaAlSiN3:Eu、和(Ba，Sr，Ca)2Si5N8:Eu的组的材料。
7.根据前述权利要求中任意一项所述的显示器件(1)，其中所述红色发光材料(204)相对于所述的LED，被布置为在所述的LED(201)的下游并且在所述的透射陶瓷层(205)的上游。
8.根据前述权利要求中任意一项所述的显示器件(1)，其中透射陶瓷层(205)具有上游侧涂层，该上游侧涂层包含所述红色发光材料(204)。
9.根据前述权利要求中任意一项所述的显示器件(1)，包括多个发光二极管封装(200)，以及控制器(30)，其中所述控制器(30)被布置用以控制所述多个发光二极管封装(200)中的个体或者成组的个体发光二极管封装(200)的白光(251)的强度或色彩，或者强度和色彩两者。
10.一种照明器件(120)，包括被布置用以发光的多个发光二极管封装(200)，其中所述多个发光二极管封装(200)中的至少一个包括：
a.发光二极管(201)(LED)，被布置用以发出蓝光发射；
b.绿色发光材料(203)，其被布置用以吸收蓝光发射的至少一部分并且发出绿光，以及红色发光材料(204)，其被布置用以吸收蓝光发射的至少一部分，或者绿光的至少一部分，或者蓝光发射的至少一部分和绿光的至少一部分两者并且发出红光；以及
c.透射陶瓷层(205)，其被布置用以透射蓝光发射的至少一部分，其中所述透射陶瓷层(205)包含所述绿色发光材料(203)的至少一部分或所述红色发光材料(204)的至少一部分，或者包含所述绿色发光材料(203)的至少一部分和所述红色发光材料(204)的至少一部分，并且其中所述LED(201)、所述绿色发光材料(203)以及所述红色发光材料(204)被布置用以产生白光(251)。
11.根据权利要求10所述的照明器件(120)，包含红色发光材料(204)，被布置用以吸收蓝光发射的至少一部分，或绿光的至少一部分，或者蓝光发射的至少一部分和绿光的至少一部分两者并且发出红光，并且其中所述的透射陶瓷层(205)包含A3B5O12:Ce石榴石陶瓷，其中A至少包含镏并且其中B至少包含铝，并且其中所述LED、所述A3B5O12:Ce石榴石陶瓷，以及所述红色发光材料(204)被布置用以产生白光(251)。
12.根据权利要求11所述的照明器件(120)，其中所述透射陶瓷层(205)包含(Y1-xLux)3B5O12:Ce石榴石陶瓷，其中x≥0.2。
13.根据权利要求10到权利要求12中之一所述的照明器件(120)，其中所述红色发光材料(204)包含CaAlSiN3:Eu。
14.根据权利要求10到权利要求13中之一所述的照明器件(120)，其中所述红色发光材料(204)具有拥有选择自620nm-635nm范围的主发射波长的发射。
15.根据权利要求10到权利要求14中之一所述的照明器件(120)，进一步包括控制器(30)，其中所述控制器(30)被布置用以控制所述多个发光二极管封装(200)中的个体或者成组的个体发光二极管封装(200)的白光(251)的强度或色彩，或者强度和色彩两者。
16.一种对于下述各项的使用：
a.蓝色光源，其被布置用以发出蓝光发射；
b.绿色发光材料(203)，其被布置用以吸收蓝光发射的至少一部分并且发出绿光，以及红色发光材料(204)，其被布置用以吸收蓝光发射的至少一部分，或者绿光的至少一部分，或者蓝光发射的至少一部分和绿光的至少一部分两者并且发出红光；以及
c.透射陶瓷层(205)，其被布置用以透射蓝光发射的至少一部分，其中所述的透射陶瓷层(205)包含所述的绿色发光材料(203)的至少一部分或所述的红色发光材料(204)的至少一部分，或者包含所述的绿色发光材料(203)的至少一部分和所述的红色发光材料(204)的至少一部分；
以产生白光(251)。
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