CN102024442A

CN102024442A - 利用色彩转换原理实现彩色显示的方法

Info

Publication number: CN102024442A
Application number: CN2009101957207A
Authority: CN
Inventors: 刘红君; 陈晨曦
Original assignee: GUANGDIAN ELECTRONIC CO Ltd SHANGHAI
Current assignee: GUANGDIAN ELECTRONIC CO Ltd SHANGHAI
Priority date: 2009-09-16
Filing date: 2009-09-16
Publication date: 2011-04-20

Abstract

本发明涉及一种利用色彩转换原理实现彩色显示的方法，在具有背景蓝光的基底上涂敷一层荧光涂料，通过蓝光激发荧光涂料里的荧光颜料，然后发出红光或绿光，进而再与背景蓝光构成实现彩色显示的三基色技术。本发明的色彩转换方法规避了直接发光的三基色技术存在的寿命、衰减度不同等问题，也规避了白光过滤法存在的光损耗大、利用率低等问题，是实现彩色化显示较理想的方法之一。

Description

利用色彩转换原理实现彩色显示的方法

技术领域

本发明涉及一种显示器颜色显示方法，特别涉及一种利用色彩转换原理实现彩色显示的方法。

背景技术

我们都知道市面上流行的显示器，其实现彩色的方法多种多样，例如传统的CRT显示器是利用了电子轰击彩色荧光粉发红、绿、蓝三色光来实现彩色。而目前占平板显示器市场主导地位的液晶显示器，则是借助彩色滤光片(CF)，将冷阴极荧光管(CCFL)背光源或LED背光源发出的白光通过红、绿、蓝三色滤色片过滤出三基色来实现彩色。而电致发光显示器，由于属于主动发光型，所以其实现彩色的方法不局限于利用滤色膜技术，还可以通过直接沉积红、绿、蓝三种发光层来实现彩色，直接沉积红、绿、蓝三基色的彩色化方法，由于三基色材料的均匀性、寿命、衰减度不一致，有的还相差较大，很容易导致偏色，从而影响显示屏的整体寿命。而白光+彩色滤光片(CF)的彩色化方法，光损耗大，利用率低。

发明内容

本发明是针对现有直接沉积红、绿、蓝三基色技术中的衰减度不同导致偏色的问题，或者白光+彩色过滤片技术中光损耗大，光利用率低的问题，提出了一种利用色彩转换原理实现彩色显示的方法，通过蓝光来激发CCM(Color Change Materials)材料(属于光致发光的荧光材料)，从而实现红绿蓝三基色的彩色显示，因为基底光同为蓝色光源，避免了三基色衰减度不同的问题，而且这种光致转换原理光损耗小，相比彩色滤色片技术能量转换效率高，制作工艺简单。

本发明的技术方案为：一种利用色彩转换原理实现彩色显示的方法，包括如下步骤：准备背景蓝光基板；制备荧光涂料；将荧光涂料涂敷在背景蓝光基板上；将荧光涂料光刻成形；对荧光涂料层固化处理。

所述背景蓝光基板中基板可以是平面玻璃基板、曲面玻璃基板、透明柔性PET膜；蓝光可以是LED蓝光光源、无机发光显示的蓝光光源。

所述制备荧光涂料是将预聚物、活性单体、有机荧光颜料或无机荧光颜料、光引发剂、分散剂、消泡剂、流平剂、附着力增进剂按比例进行混合，然后利用分散仪器将其搅拌、分散均匀，得到有机荧光涂料，或者无机荧光涂料。所述有机荧光颜料为在有机荧光染料外包覆热固性树脂的微球，所述的有机荧光颜料的平均粒径＜10μm，其中所述无机荧光涂料中起转换作用的主成分为SrGa₂S₄:Eu，或YAG:Ce，或SrS:Eu，或CaS:Eu。

所述荧光涂料涂敷在背景蓝光基板上：可以通过印刷方法涂敷，或者通过spin-coating旋转方法进行涂敷，或者通过滚涂方法进行涂敷，或者通过喷墨打印方法涂敷。

所述荧光涂料光刻成形：可通过印刷方法直接印刷成形、或者通过制备成感光型浆料，将其印刷到基板上、或者旋转涂敷到基板上、或者滚涂到基板上，最后再通过曝光显影成形。所述的曝光、显影成形步骤中的显影方式，可以采用浸泡方法、或者喷淋方法、或者浸泡与喷淋结合的方法进行；所述的曝光、显影步骤中的显影液，可以采用有机溶液配方、或者无机溶液配方等；所述的曝光显影成形方式，可以采用浸泡方法、或者喷淋方法、或者浸泡与喷淋结合的方法进行。

所述荧光涂料层固化处理：可以采用紫外固化方式，或者采用热固化方式。所述的紫外固化方式，可以是静置在密闭容器里经紫外灯照射固化，或者是传动方式经紫外灯照射固化等；所述的热固化方式，可以是热板加热方式，或者烘箱加热方式，或者红外加热方式。

本发明的有益效果在于：本发明利用色彩转换原理实现彩色显示的方法，与CF技术三道光刻成形工艺相比，只需要红、绿两层荧光膜的成形工艺，工序简单、成本较低，从实现彩色看，CCM利用了光转换材料，其转换效率可以达到100％以上，而CF是利用了颜料的过滤性能，从背光源的白光中过滤出红、绿、蓝三基色，其效率低于100％，入射光利用率低，损耗大。而与直接沉积红、绿、蓝三基色实现彩色的方式比较，又避免了由于三基色的寿命、发光效率以及衰减度相差较大，造成的彩色显示器偏色的问题。此项发明为实现彩色化技术提供了一种供选择的方法，是实现彩色化显示较理想的方法之一。

附图说明

图1为本发明本发明利用色彩转换原理实现彩色显示的方法示意图；

图2为本发明本发明利用色彩转换原理实现彩色显示的方法实施例1中制作好黑底和色彩转换膜的基板，点亮背景蓝光后显示的图形；

图3本发明利用色彩转换原理实现彩色显示的方法实施例1中实现红、绿、蓝三基色的CIE色坐标效果图；

图4为本发明利用色彩转换原理实现彩色显示的方法实施例1中基底LED蓝光的光谱示意图；

图5为本发明利用色彩转换原理实现彩色显示的方法实施例1中经过红色荧光浆料色彩转换后的红光光谱图；

图6为本发明利用色彩转换原理实现彩色显示的方法实施例1中经过绿色荧光浆料色彩转换后的绿光光谱图；

图7为本发明利用色彩转换原理实现彩色显示的方法实施例2中制作好红、绿CCM膜后的基板图形；

图8为本发明利用色彩转换原理实现彩色显示的方法实施例2中点亮背景蓝光后显示的图形。

具体实施方式

利用色彩转换原理实现彩色显示的方法：在具有背景蓝光的基底上涂敷一层红、绿色彩转换膜5，通过基底蓝色光源4激发转换膜里的荧光颜料，然后得到经红色转换膜后发出的红光1、经绿色转换膜后发出的绿光2和经蓝色滤光片后发出的蓝光3，构成实现彩色显示的三基色技术。为实现方法步骤如下：

1)准备背景蓝光基板：可以是平面玻璃基板、曲面玻璃基板、透明柔性PET膜等；也可以是LED蓝光光源、无机发光显示的蓝光光源，例如发蓝光的掺铕硫代铝酸钡等，也可以是有机发光显示的蓝光光源，也可以是发蓝光的蓝色荧光粉显示等等；

2)制备荧光涂料：将预聚物、活性单体、有机荧光颜料或无机荧光颜料、光引发剂、分散剂、消泡剂、流平剂、附着力增进剂按比例进行混合，然后利用分散仪器将其搅拌、分散均匀，得到有机荧光涂料，或者无机荧光涂料。其中有机荧光颜料为在有机荧光染料外包覆热固性树脂的微球，所述的有机荧光颜料的平均粒径＜10μm，其中无机荧光涂料中起转换作用的主成分为SrGa₂S₄:Eu，或YAG:Ce，或SrS:Eu，或CaS:Eu等；

3)将荧光涂料涂敷在背景蓝光基板上：可以通过印刷方法涂敷，或者通过spin-coating旋转方法进行涂敷，或者通过滚涂方法进行涂敷，或者通过喷墨打印方法涂敷；

4)荧光涂料光刻成形：通过印刷方法直接印刷成形、或者通过制备成感光型浆料，将其印刷到基板上、或者旋转涂敷到基板上、或者滚涂到基板上，最后再通过曝光显影成形。所述的曝光、显影成形步骤中的显影方式，可以采用浸泡方法、或者喷淋方法、或者浸泡与喷淋结合的方法进行；所述的曝光、显影步骤中的显影液，可以采用有机溶液配方、或者无机溶液配方等；所述的曝光显影成形方式，可以采用浸泡方法、或者喷淋方法、或者浸泡与喷淋结合的方法进行；所述的曝光、显影成形前，涂敷好的色转换膜要经过热板加热方式，或者烘箱加热方式，或者红外加热方式等进行预处理；

5)荧光涂料层固化处理：可以采用紫外固化方式，例如采用单管中压汞灯，照射时间为1～2s即可；或者采用热固化方式，例如150℃固化25-35分钟；或100℃固化2.5～3.5小时即可。所述的紫外固化方式，可以是静置在密闭容器里经紫外灯照射固化，或者是传动方式经紫外灯照射固化等；所述的热固化方式，可以是热板加热方式，或者烘箱加热方式，或者红外加热方式。

实施例1：

首先准备一种光固化型(或感光型)的CCM浆料，此例中光转换材料为有机荧光浆料，由预聚物、活性单体、有机荧光颜料、光引发剂、分散剂、消泡剂、流平剂、附着力增进剂等组成。起光转换作用的主要成份为有机荧光颜料，是一种在有机荧光染料外包覆热固性树脂的微球，其平均粒径要求在10μm以下。将这些助剂及光转换颜料按不同比例进行混合，然后利用分散仪器将其搅拌、分散均匀，得到红色、绿色有机荧光涂料，这样红、绿转换浆料就制备完成了。注意红色转换浆料对应使用红色光转换颜料，绿色转换浆料对应使用绿色光转换材料。首先在厚度为0.6mm的透明玻璃基板上通过丝网印刷直接印刷一层黑色介质浆料，再通过丝网印刷方法，分别将红、绿两种转换浆料直接印刷到带黑底的玻璃基板表面，随后分别经紫外光(UV光源强度100mW/cm²)照射1～2s，固化定形，即得到色彩转换膜。为了获得最佳的转换效率和色纯度，可以调整浆料中有机荧光颜料的百分比含量和印刷膜的厚度。

在做好的转换膜基板下面放置一块LED蓝光面光源，经过红、绿转换膜以后分别得到相应的红光6和绿光7，8为点亮的基底蓝光，9为黑底，如图2所示。绿色荧光浆料色彩转换效率最大可达到200％，此时绿色荧光颜料的含量为37％，转换后的绿光波长为516nm，色坐标为X＝0.27，Y＝0.63；红色荧光浆料转换效率最大可达到99％，此时红色荧光颜料的含量为43％，转换后的红光波长为610nm，色坐标为X＝0.60，Y＝0.32。其CIE色坐标如图3所示；测试的蓝、红、绿三基色的光谱显色效果如图4、5和6所示。

实施例2：

制作无机EL 2英寸(128x64像素)蓝色矩阵屏，无机EL蓝色屏的发光层主成分为BaAl₂S₄:Eu，首先准备一块镀有ITO的基板玻璃，然后将ITO光刻成列电极图形，然后依次制作下介质层、发光层、上介质层、上电极等，其器件结构依次为glass/ITO/Ta₂O₅/ZnS/BaAl₂S₄:Eu/HfO2/Ta₂O₅/Al等，无机EL蓝色显示屏制作完成后，通过旋转涂布方式将感光型红色转换浆料涂敷在蓝色发光基板上，然后通过曝光显影方式成形红光图形，之后利用相同的方法将绿色转换浆料也制作在蓝色发光基板上，成形绿光图形。制作完的红色、绿色转换膜如图7所示，10为玻璃基板，11为印刷后的绿色转换膜，12为印刷后的红色转换膜。色转换层制作完成后进行点亮测试，同样得到如实施例1中所测较理想的转换效率和色纯度。如图8所示，13为基底蓝光，14为基底蓝光经红色转换膜后发出的红色光，15为基底蓝光经绿色转换膜后发出的绿色光。

实施例3：

制备丝网印刷用的感光型CCM转换浆料，并将红色转换浆料通过丝网印刷至如实施例1中所介绍的带有黑底的透明玻璃基板上，然后通过烘箱100℃预热15分钟，再曝光、显影成形，显影液选用不含水的有机显影液，最后将成形后的色彩转换膜通过120℃加热固化处理30分钟，绿色转换膜制作方法和红色转换膜相同。然后将做好的带色彩转换膜的透明玻璃利用蓝色LED背景光源，测试转换效率、色纯等参数，其结果同实施例1中所测，得到较理想的转换效率和色纯度。

通过改变色转换膜的厚度，分析了不同膜厚对转换效率的影响，当膜厚较薄时，会有部分基底蓝光透过CCM膜而影响转换光的色纯，随着色彩转换膜厚度的增加，转换光纯度也不断增强，但是，所对应的色彩转换效率却不断地下降。这说明厚度超过一定程度，只会单纯地阻止了蓝光的透过，并没有促进红光或绿光的转换，反而损失了入射光效率，从而降低了色彩转换膜的转换效率。经过实验摸索，得到色彩转换膜的厚度在15um-20um左右时，其转换效率较高。

Claims

1.一种利用色彩转换原理实现彩色显示的方法，其特征在于，包括如下步骤：准备背景蓝光基板；制备荧光涂料；将荧光涂料涂敷在背景蓝光基板上；将荧光涂料光刻成形；对荧光涂料层固化处理。

2.根据权利要求1所述的利用色彩转换原理实现彩色显示的方法，其特征在于，所述背景蓝光基板中基板可以是平面玻璃基板、曲面玻璃基板、透明柔性PET膜；蓝光可以是LED蓝光光源、无机发光显示的蓝光光源。

3.根据权利要求1所述的利用色彩转换原理实现彩色显示的方法，其特征在于，所述制备荧光涂料是将预聚物、活性单体、有机荧光颜料或无机荧光颜料、光引发剂、分散剂、消泡剂、流平剂、附着力增进剂按比例进行混合，然后利用分散仪器将其搅拌、分散均匀，得到有机荧光涂料，或者无机荧光涂料。

4.根据权利要求3所述的利用色彩转换原理实现彩色显示的方法，其特征在于，所述有机荧光颜料为在有机荧光染料外包覆热固性树脂的微球，所述的有机荧光颜料的平均粒径＜10μm，其中所述无机荧光涂料中起转换作用的主成分为SrGa₂S₄:Eu，或YAG:Ce，或SrS:Eu，或CaS:Eu。

5.根据权利要求1所述的利用色彩转换原理实现彩色显示的方法，其特征在于，所述荧光涂料涂敷在背景蓝光基板上：可以通过印刷方法涂敷，或者通过spin-coating旋转方法进行涂敷，或者通过滚涂方法进行涂敷，或者通过喷墨打印方法涂敷。

6.根据权利要求1所述的利用色彩转换原理实现彩色显示的方法，其特征在于，所述荧光涂料光刻成形：可通过印刷方法直接印刷成形、或者通过制备成感光型浆料，将其印刷到基板上、或者旋转涂敷到基板上、或者滚涂到基板上，最后再通过曝光显影成形。

7.根据权利要求6所述的利用色彩转换原理实现彩色显示的方法，其特征在于，所述的曝光、显影成形步骤中的显影方式，可以采用浸泡方法、或者喷淋方法、或者浸泡与喷淋结合的方法进行；所述的曝光、显影步骤中的显影液，可以采用有机溶液配方、或者无机溶液配方等；所述的曝光显影成形方式，可以采用浸泡方法、或者喷淋方法、或者浸泡与喷淋结合的方法进行。

8.根据权利要求1所述的利用色彩转换原理实现彩色显示的方法，其特征在于，所述荧光涂料层固化处理：可以采用紫外固化方式，或者采用热固化方式。

9.根据权利要求8所述的利用色彩转换原理实现彩色显示的方法，其特征在于，所述的紫外固化方式，可以是静置在密闭容器里经紫外灯照射固化，或者是传动方式经紫外灯照射固化等；所述的热固化方式，可以是热板加热方式，或者烘箱加热方式，或者红外加热方式。