CN110914381A - 彩色液晶显示器及显示器背光灯 - Google Patents

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CN110914381A
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red
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袁湘龙
王刚
李依群
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Intematix Corp
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Abstract

本发明涉及一种显示器背光灯，其包括：激发源(42)，其用于生成具有445nm到465nm的范围内的主发射波长的蓝色激发光；红色光致发光材料，其具有610nm到650nm的范围内的峰值发射波长；及铕活化硫化物磷光体，其具有525nm到545nm的范围内的峰值发射波长。

Description

彩色液晶显示器及显示器背光灯
技术领域
本发明涉及彩色液晶显示器(LCD)，且特定来说，涉及用于操作高色域彩色LCD的背光灯布置。
背景技术
彩色LCD应用于包含电视、计算机监视器、膝上型计算机、平板计算机及智能电话的各种电子装置中。众所周知，大多数彩色LCD包括液晶(LC)显示器面板及用于操作所述显示器面板的发白光背光灯。
本发明旨在提高LCD背光灯及彩色LCD的色域，其中色域是指显示器可产生的整个色彩范围。本发明进一步旨在提高LCD背光灯及彩色LCD的发光效率。
发明内容
本发明的实施例涉及包含红色及绿色光致发光材料(例如磷光体、量子点、有机染料或其组合)的彩色LCD及显示器背光灯，所述红色及绿色光致发光材料在由激发光(通常为蓝光)激发时生成用于操作显示器的白光。
根据一或多个实施例，提供一种背光灯，其包括铕活化硫化物磷光体。所述铕活化硫化物磷光体可具有基于MA2S4:Eu的通用组合物，其中M是Mg、Ca、Sr及Ba中的至少一者，A是Ga、Al、In、La及Y中的至少一者。在一些实施例中，所述铕活化硫化物磷光体包括锶、镓及硫且具有通用组合物及晶体结构SrGa2S4:Eu。在一些实施例中，所述铕活化硫化物磷光体具有通用组合物(M)(A)2S4:Eu,M′,A′，其中M是Mg、Ca、Sr及Ba中的至少一者；M'是Li、Na及K中的至少一者；A是Ga、Al及In中的至少一者；且A'是Si、Ge、La、Y及Ti中的至少一者。在这个化学式中，掺杂物Eu、M′及A′可存在于取代位置或填隙位置中。在一些实施例中，所述铕活化硫化物磷光体可具有组合物(M,M′)(A,A′)2S4:Eu，其中M是Mg、Ca、Sr及Ba中的至少一者；M'是Li、Na及K中的至少一者；A是Ga、Al、In、La及Y中的至少一者；且A'是Si、Ge及Ti中的至少一者；其中在MA2S4结晶晶格中，M'取代M且A'取代A。所述红色光致发光材料及/或所述铕活化硫化物磷光体可包括波长转换层，所述波长转换层经定位在包括用于生成激发光的激发源(通常为蓝色LED)的一或多个发光装置的远程处。在其它实施例中，所述红色光致发光材料及/或所述铕活化硫化物磷光体中的一者或两者可经定位在所述一或多个发光装置中。通常，所述波长转换层构成所述背光灯的部分，但其可被视为构成显示器的部分。通常包括膜的所述波长转换层具有对应于显示器的尺寸的尺寸。所述波长转换层可与已知显示器/背光灯的漫射层结合或用于替换已知显示器/背光灯的漫射层。所述红色光致发光材料可包括磷光体材料、量子点、有机裸片及其组合。
根据一或多个实施例，一种显示器背光灯包括：激发源，其用于生成具有445nm到465nm的范围内的主发射波长的蓝色激发光；红色光致发光材料，其具有610nm到650nm的范围内的峰值发射波长；铕活化硫化物磷光体，其具有525nm到545nm的范围内的峰值发射波长；及波长转换层，其经定位在所述激发源的远程处，其中所述波长转换层包括所述红色光致发光材料及所述铕活化硫化物磷光体中的至少一者。在一些实施例中，所述铕活化硫化物磷光体生成具有535nm到540nm的范围内的峰值发射波长的光。使用铕活化硫化物磷光体的特定益处在于这可提高背光灯/显示器的发光效率。所述铕活化硫化物磷光体有利地包括锶(Sr)、镓(Ga)及硫(S)。在一些实施例中，所述铕活化硫化物磷光体具有通用组合物及晶体结构SrGa2S4:Eu。所述硫化物磷光体可进一步包括例如碱土金属或卤素的元素且可经涂覆以提高其可靠性。
在一些实施例中，所述铕活化硫化物磷光体经定位在包含所述激发源的一或多个发光装置的远程处的所述波长转换层中。由于一些铕活化硫化物磷光体(更特定来说，SrGa2S4:Eu)可能存在热淬灭问题，因此将这种磷光体材料定位在发光装置(LED芯片)的远程处的所述波长转换层中为所述磷光体提供较低操作温度环境，可改善热猝灭问题。将所述铕活化硫化物磷光体定位在单独波长转换层中且将所述红色光致发光材料定位在所述一或多个发光装置中(即，红色及绿色两者未经定位在相同物理位置中)的另一益处在于这可提高所述背光灯的发光效率。发光效率增加部分归因于所述(若干)发光装置(小面积)与所述波长转换层(大面积)之间的相对尺寸差，且这个面积差可最小化所述(若干)发光装置中的所述红色光致发光材料对绿光吸收。另外，通过将所述绿色铕活化硫化物磷光体定位在所述(若干)发光装置下游的所述波长转换层中，无法激发所述铕活化硫化物磷光体的较长波长(较低能量)红光将能够很少或不被吸收地穿过所述波长转换层，由此提高发光效率。
在实施例中，所述红色光致发光材料可包括锰活化氟化物磷光体。在一些实施例中，所述锰活化氟化物磷光体包括组合物K2SiF6:Mn4+(KSF)的锰活化六氟硅酸钾磷光体或组合物K2GeF6:Mn4+(KGF)的锰活化六氟锗酸钾磷光体。所述锰活化氟化物磷光体可包括以下组合物的磷光体：K2TiF6:Mn4+、K2SnF6:Mn4+、Na2TiF6:Mn4+、Na2ZrF6:Mn4+、Cs2SiF6:Mn4+、Cs2TiF6:Mn4+、Rb2SiF6:Mn4+、Rb2TiF6:Mn4+、K3ZrF7:Mn4+、K3NbF7:Mn4+、K3TaF7:Mn4+、K3GdF6:Mn4 +、K3LaF6:Mn4+或K3YF6:Mn4+。当使用锰活化氟化物磷光体(更特定来说(但非排他地)KSF及/或KGF时，其优选地包含在内含所述激发源的所述一或多个发光装置内。与使KSF或KGF磷光体包含在所述波长转换层中相比，使KSF或KGF磷光体包含在所述(若干)发光装置中的特定益处是基本上减少磷光体的使用。KSF及KGF具有低蓝光(激发)吸收效率从而需要使用高材料固体负荷。在例如电视、计算机及平板计算机的大型彩色LCD中，将这种材料用于大面积波长转换层中可能极其昂贵。在本发明的实施例中，所述铕活化硫化物磷光体及所述红色光致发光材料经定位在所述波长转换层中。
在本发明的各种实施例中，背光灯包括红色光致发光材料及绿色铕活化硫化物磷光体，此背光灯可具有包含NTSC(国家电视系统委员会)的至少95％色域及/或DCI-P3(数字电影倡议)RGB色彩空间标准的至少100％色域的发射光谱。此色域与基于QD(不含镉)的背光灯相当且超过由KSF及β-SiAlON组成的已知背光灯。在本专利说明书中，高色域背光灯及/或彩色显示器是指能够产生NTSC的至少95％及/或DCI-P3 RGB色彩空间标准的至少100％的彩色光的背光灯/显示器。
在各种实施例中，所述背光灯可具有包括红光、绿光及蓝光发射峰值的发射光谱，其中所述红光峰值具有色度坐标CIE x＝0.6700到0.6950，CIE y＝0.3300到0.2950；所述绿光峰值具有色度坐标CIE x＝0.1950到0.2950，CIE y＝0.7250到0.6250；且所述蓝光峰值具有色度坐标CIE x＝0.1600到0.1400，CIE y＝0.0180到0.0600。
在包括波长转换层的各种实施例中，所述波长转换层包括与所述背光灯的其它组件分开制造的单独膜。在其它实施例中，所述光致发光波长转换层可经制造为所述背光灯或显示器的另一组件的部分，例如，其可直接沉积到所述背光灯或显示器的组件上，即，与所述组件直接接触。
在各种实施例中，本发明的背光灯可包括侧照式或直照式布置。
在侧照式布置中，所述背光灯进一步包括光导，且所述发光装置经配置以将光耦合到所述光导的至少一个边缘中且所述波长转换层经安置在所述光导的相邻处。在一些实施例中，所述波长转换层与所述光导直接接触。为增加发射亮度，所述背光灯可进一步包括亮度增强膜(BEF)且所述波长转换层经安置在所述光导与所述亮度增强膜之间。所述波长转换层可与所述BEF直接接触。
在一些侧照式布置中，所述背光灯可进一步包括光反射表面且所述波长转换层经安置在所述光反射表面与所述光导之间。所述波长转换层可与所述光导直接接触或与所述光反射表面直接接触。
在直照式布置中，所述背光灯可进一步包括亮度增强膜(BEF)且所述波长转换层经安置在所述亮度增强膜的相邻处。所述波长转换层可与所述BEF直接接触。
在本发明的各种实施例中，所述波长转换层可进一步包括光散射材料的粒子。包含光散射材料的粒子可增加来自所述波长转换层的光发射的均匀性且可消除如已知显示器中所常用的单独光漫射层的需要。另外，将光散射材料的粒子与所述波长转换层的所述红色或绿色光致发光材料结合可导致所述光致发光波长转换层的光生成增加并且生成给定色彩光所需的光致发光材料的数量基本上减少高达40％。鉴于光致发光材料的相对高成本，包含光散射材料可导致例如平板计算机、膝上型计算机、TV及监视器的较大显示器的制造成本显著降低。另外，所述发光装置可进一步包括光散射材料的粒子。
所述光散射材料可包括(例如)以下项的粒子：氧化锌(ZnO)、二氧化硅(SiO2)、二氧化钛(TiO2)、氧化镁(MgO)、硫酸钡(BaSO4)、氧化铝(Al2O3)或其组合。所述光散射材料粒子可具有平均直径，使得其散射比光致发光生成的红光或绿光多的激发光。在一些实施例中，所述光漫射材料粒子具有200nm或200nm以下的平均直径(D50)，通常为100nm到150nm。
根据一或多个实施例，提供一种背光灯，其中所述红色及绿色光致发光材料沿所述背光灯/显示器的光路径定位在不同物理位置处。例如，所述红色及绿色光致发光材料中的一者可经定位在包含所述激发源的所述一或多个发光装置内且另一光致发光材料经定位在位于所述一或多个发光装置的远程处的光致发光波长转换层中。在优选实施例中，所述红色光致发光材料经定位在所述一或多个发光装置内且所述绿色光致发光材料经定位在所述光致发光波长转换层内。在其它实施例中，所述红色及绿色光致发光材料可经定位在相应波长转换层中或相应发光装置内。所述红色及绿色光致发光材料可包括磷光体材料、量子点、有机裸片及其组合。
根据一或多个实施例，一种显示器背光灯包括：一或多个发光装置，其包括用于生成具有445nm到465nm的范围内的主发射波长的蓝色激发光的激发源及具有610nm到650nm的范围内的峰值发射波长的红色光致发光材料；及波长转换层，其经定位在所述发光装置的远程处；所述波长转换层包括具有525nm到545nm的范围内的峰值发射波长的绿色光致发光材料。将所述红色光致发光材料定位在所述一或多个发光装置中且将所述绿色光致发光材料定位在单独波长转换层中(即，红色及绿色两者未经定位在相同物理位置中)的特定益处在于这可提高所述背光灯的发光效率。如上文所论述，发光效率增加部分归因于所述(若干)发光装置(小面积)与所述波长转换层(大面积)之间的尺寸差且这个面积差可最小化所述(若干)发光装置中的所述红色光致发光材料对绿光的吸收。另外，将绿色铕活化硫化物磷光体定位在所述(若干)发光装置下游的所述波长转换层中使较长波长红光能够很少或不被吸收地穿过所述波长转换层由此提高发光效率。在此类布置中，所述绿色光致发光可包括β-SiAlON磷光体且所述红色光致发光材料可包括例如具有组合物MSe1-xSx:Eu的基于IIA/IIB族硒硫化物的磷光体，其中M是Mg、Ca、Sr、Ba及Zn中的至少一者且0<x<1.0。
所述绿色光致发光材料有利地包括铕活化硫化物磷光体。所述铕活化硫化物磷光体可具有基于MA2S4:Eu的通用组合物，其中M是Mg、Ca、Sr及Ba中的至少一者，A是Ga、Al、In、La及Y中的至少一者。在一些实施例中，所述铕活化硫化物磷光体包括锶、镓及硫且可具有通用组合物及晶体结构SrGa2S4:Eu。在一些实施例中，所述铕活化硫化物磷光体具有通用组合物(M)(A)2S4:Eu,M′,A′，其中M是Mg、Ca、Sr及Ba中的至少一者；M'是Li、Na及K中的至少一者；A是Ga、Al及In中的至少一者；且A'是Si、Ge、La、Y及Ti中的至少一者。在这个化学式中，掺杂物Eu、M′及A′可存在于取代位置或填隙位置中。在一些实施例中，所述铕活化硫化物磷光体可具有组合物(M,M′)(A,A′)2S4:Eu，其中M是Mg、Ca、Sr及Ba中的至少一者；M'是Li、Na及K中的至少一者；A是Ga、Al、In、La及Y中的至少一者；且A'是Si、Ge及Ti中的至少一者；其中在MA2S4结晶晶格中，M'取代M且A'取代A。所述硫化物磷光体可进一步包括例如碱土金属或卤素的元素。使用铕活化硫化物磷光体的特定益处在于这可提高发光效率。由于SrGa2S4:Eu可能存在热淬灭问题，因此将这种磷光体材料定位在所述发光装置(LED芯片)的远程处的所述波长转换层中为所述磷光体提供较低操作温度环境，可改善热猝灭问题。
另外或替代地，所述绿色光致发光可包括量子点材料。
在实施例中，所述红色光致发光材料可包括锰活化氟化物磷光体。在一些实施例中，所述锰活化氟化物磷光体包括组合物K2SiF6:Mn4+(KSF)的锰活化六氟硅酸钾磷光体或组合物K2GeF6:Mn4+(KGF)的锰活化六氟锗酸钾磷光体。与使KSF或KGF磷光体包含在所述波长转换层中相比，将KSF或KGF磷光体用于所述(若干)发光装置中的特定益处是基本上减少红色磷光体的使用。KSF及KGF具有低蓝光(激发)吸收效率从而需要使用高材料固体负荷。在例如电视、计算机及平板计算机的大型彩色LCD中，将这种材料用于所述大面积波长转换层中将是极其昂贵的。将SrGa2S4:Eu磷光体用于所述波长转换层中的进一步优点是避免其与KSF或KGF磷光体发生化学反应。在其它实施例中，所述锰活化氟化物磷光体可包括选自由以下项组成的群组的组合物的磷光体：K2TiF6:Mn4+、K2SnF6:Mn4+、Na2TiF6:Mn4+、Na2ZrF6:Mn4+、Cs2SiF6:Mn4+、Cs2TiF6:Mn4+、Rb2SiF6:Mn4+、Rb2TiF6:Mn4+、K3ZrF7:Mn4+、K3NbF7:Mn4+、K3TaF7:Mn4+、K3GdF6:Mn4+、K3LaF6:Mn4+及K3YF6:Mn4+。
在本发明的各种实施例中，背光灯包括锰活化氟化物红色磷光体及绿色硫化物磷光体，此背光灯可具有包含NTSC(国家电视系统委员会)的至少95％色域及/或DCI-P3(数字电影倡议)RGB色彩空间标准的至少100％色域的发射光谱。此色域与基于QD(不含镉)的背光灯相当且超过由KSF及β-SiAlON组成的已知背光灯的色域。在本专利说明书中，高色域背光灯及/或彩色显示器是指能够产生NTSC的至少95％及/或DCI-P3 RGB色彩空间标准的至少100％的彩色光的背光灯/显示器。
在各种实施例中，所述背光灯可具有包括红光、绿光及蓝光发射峰值的发射光谱，其中所述红光峰值具有色度坐标CIE x＝0.6700到0.6950，CIE y＝0.3300到0.2950；所述绿光峰值具有色度坐标CIE x＝0.1950到0.2950，CIE y＝0.7250到0.6250；且所述蓝光峰值具有色度坐标CIE x＝0.1600到0.1400，CIE y＝0.0180到0.0600。
在各种实施例中，所述波长转换层包括与所述背光灯的其它组件分开制造的单独膜。在其它实施例中，所述光致发光波长转换层可经制造为所述背光灯或显示器的另一组件的部分，例如，其可直接沉积到所述背光灯或显示器的组件上，即，与所述组件直接接触。
在各种实施例中，本发明的背光灯可包括侧照式或直照式布置。
在侧照式布置中，所述背光灯进一步包括光导，且所述发光装置经配置以将光耦合到所述光导的至少一个边缘中且所述波长转换层经安置在所述光导的相邻处。在一些实施例中，所述波长转换层与所述光导直接接触。为增加发射亮度，所述背光灯可进一步包括亮度增强膜(BEF)且所述波长转换层经安置在所述光导与所述亮度增强膜之间。所述波长转换层可与所述BEF直接接触。
在一些侧照式布置中，所述背光灯可进一步包括光反射表面且所述波长转换层经安置在所述光反射表面与所述光导之间。所述波长转换层可与所述光导直接接触或与所述光反射表面直接接触。
在直照式布置中，所述背光灯可进一步包括亮度增强膜(BEF)且所述波长转换层经安置在所述亮度增强膜的相邻处。所述波长转换层可与所述BEF直接接触。
在本发明的各种实施例中，所述波长转换层可进一步包括光散射材料的粒子。包含光散射材料的粒子可增加来自所述波长转换层的光发射的均匀性且可消除如已知显示器中所常用的单独光漫射层的需要。另外，使光散射材料的粒子与所述波长转换层的所述红色或绿色光致发光材料结合可导致所述光致发光波长转换层的光生成增加并且生成给定色彩光所需的光致发光材料的数量基本上减少高达40％。鉴于光致发光材料的相对高成本，包含光散射材料可导致例如平板计算机、膝上型计算机、TV及监视器的较大显示器的制造成本显著降低。另外，所述发光装置可进一步包括光散射材料的粒子。
所述光散射材料可包括(例如)以下项的粒子：氧化锌(ZnO)、二氧化硅(SiO2)、二氧化钛(TiO2)、氧化镁(MgO)、硫酸钡(BaSO4)、氧化铝(Al2O3)或其组合。所述光散射材料粒子可具有平均直径，使得其散射比光致发光生成的红光或绿光多的激发光。在一些实施例中，所述光漫射材料粒子具有200nm或200nm以下的平均直径(D50)，通常为100nm到150nm。
根据一或多个实施例，考虑一种显示器背光灯，其包括：发光装置，其包括用于生成具有445nm到465nm的范围内的主发射波长的蓝色激发光的激发源及组合物K2SiF6:Mn4+的锰活化六氟硅酸钾磷光体；及波长转换层，其经定位在所述发光装置的远程处且包括具有525nm到545nm的范围内的峰值发射波长的绿色光致发光材料，所述绿色光致发光材料包括锶、镓及硫，具有通用组合物及晶体结构SrGa2S4:Eu。
所述波长转换层中的所述绿色光致发光材料可包括铕活化硫化物磷光体，所述铕活化硫化物磷光体包括锶、镓及硫。
所述铕活化硫化物磷光体可具有通用组合物及晶体结构SrGa2S4:Eu。
根据一或多个实施例，考虑一种显示器背光灯，其包括：发光装置，其包括用于生成具有445nm到465nm的范围内的主发射波长的蓝色激发光的激发源及具有610nm到650nm的范围内的峰值发射波长的红色光致发光材料；及波长转换层，其经定位在所述发光装置的远程处；所述波长转换层包括具有525nm到545nm的范围内的峰值发射波长的绿色光致发光材料，所述绿色光致发光材料包括量子点材料。
附图说明
为更好地理解本发明，现将以实例方式参考附图来描述本发明的实施例，在附图中：
图1是根据本发明的实施例的彩色LCD的示意性横截面图示；
图2是图1的彩色LCD的前板的示意性横截面图示；
图3是图1的彩色LCD的彩色滤光板的单位像素的示意图；
图4展示根据本发明的实施例的彩色LCD显示器的彩色滤光板的红色、绿色及蓝色滤光元件的滤光特性、透光率对波长；
图5是图1的彩色LCD的背板的示意性横截面图示；
图6是根据本发明的实施例的发光装置的横截面侧视图；
图7是图1的彩色LCD的侧照式背光灯的示意性横截面图示，其中光致发光层经定位在光导与BEF(亮度增强膜)之间；
图8是根据本发明的实施例的侧照式背光灯的示意性横截面图示，其中光致发光层经定位在光导与光反射层之间；
图9是根据本发明的实施例的直照式背光灯的示意性分解横截面图示；
图10展示根据本发明的实施例的发光装置的发射光谱、强度(a.u.)对波长(nm)；
图11展示根据本发明的实施例的光致发光波长转换层的发射光谱、强度(a.u.)对波长(nm)；
图12展示BEF之前及之后的根据本发明的实施例的背光灯的发射光谱、强度(a.u.)对波长(nm)；
图13展示根据一些实施例的背光灯的NTSC标准的1931CIE色彩坐标及RGB色彩坐标；
图14展示AUO彩色滤光器之前及之后的背光灯BL.2(调谐到DCI-P3白点)的发射光谱、强度(a.u.)对波长(nm)；及
图15展示AUO彩色滤光器之前及之后的背光灯BL.3(调谐到DCI-P3白点)的发射光谱、强度(a.u.)对波长(nm)。
具体实施方式
本发明的实施例涉及包含发红光及发绿光光致发光材料(例如磷光体、量子点及/或有机染料)的彩色LCD背光灯，所述发红光及发绿光光致发光材料在由激发光(通常为蓝光)激发时生成用于操作显示器的组合白光输出。
根据本发明的一些实施例，一种背光灯包括铕活化硫化物磷光体，例如(举例来说)基于MA2S4:Eu的通用组合物的铕活化硫化物磷光体，其中M是Mg、Ca、Sr及Ba中的至少一者，A是Ga、Al、In、La及Y中的至少一者。在一些实施例中，所述铕活化硫化物磷光体具有通用组合物及晶体结构SrGa2S4:Eu。所述硫化物磷光体可进一步包括例如卤素的元素且可经涂覆以提高其可靠性。所述红色光致发光材料及/或铕活化硫化物磷光体可包括波长转换层，所述波长转换层经定位在包括用于生成激发光的激发源(通常为蓝色LED)的一或多个发光装置的远程处。在其它实施例中，所述红色光致发光材料及/或铕活化硫化物磷光体中的一者或两者可经定位在所述一或多个发光装置中。通常，所述波长转换层构成所述背光灯的一部分，但其可被视为构成显示器的一部分。通常包括膜的所述波长转换层具有对应于显示器的尺寸的尺寸。所述波长转换层可与已知显示器/背光灯的漫射层结合或用于替换已知显示器/背光灯的漫射层。所述红色光致发光材料可包括磷光体材料、量子点、有机裸片及其组合。
根据本发明的其它实施例，一种背光灯包括使红色及绿色光致发光材料沿背光灯/显示器的光路径定位在不同物理位置处。例如，所述红色及绿色光致发光材料可经定位在所述背光灯的单独组件内，即，在单独物理位置处，其中一种光致发光材料经定位在含有激发源(通常为蓝色LED)的发光封装中且另一光致发光材料经定位在位于所述发光封装的远程处的光致发光波长转换层中。本说明书中的“远程处”意指两个组件经空间分开以(例如)减少组件之间的热传递。所述组件可由空气或透光介质分开。在优选实施例中，所述红色光致发光材料经定位在所述一或多个发光装置内且所述绿色光致发光材料经定位在所述光致发光波长转换层内。在其它实施例中，所述红色及绿色光致发光材料可经定位在相应波长转换层中或相应发光装置内。将所述红色光致发光材料定位在所述一或多个发光装置中且将所述绿色光致发光材料定位在单独波长转换层中的特定益处在于这可提高所述背光灯的发光效率。
现将参考附图来详细描述本发明的实施例，附图被提供为本发明的说明性实例以使所属领域技术人员能够实践本发明。应注意，以下附图及实例并非意指使本发明的范围受限于单个实施例，而是可通过互换一些或所有所描述或所说明元件来做出其它实施例。此外，尽管可使用已知组件来部分或完全实施本发明的某些元件，但将仅描述理解本发明所需的此类已知组件的部分且将省略此类已知组件的其它部分的详细描述以免使本发明不清楚。在本说明书中，展示单阵列件的实施例不应被视为限制性；确切来说，除非本文中另有明确规定，否则本发明旨在涵盖包含多个相同组件的其它实施例，且反之亦然。此外，除非本身明确阐述，否则申请人并非旨在认为本说明书或权利要求书中的任何术语具有异常或特殊含义。此外，本发明涵盖本文中以说明方式提及的已知组件的当前及未来已知等效物。贯穿本说明书，相同参考数字用于标示类似特征。
参考图1，其展示根据本发明的实施例所形成的透光彩色LCD(液晶显示器)100的示意性横截面图示。彩色LCD 100包括LC(液晶)显示器面板102及显示器背光灯104。背光灯104(图7到9)可操作以生成用于操作LC显示器面板102的白光140。
Figure BDA0002362840130000091
如图1中所展示，LC显示器面板102包括透明(透光)前(发光/发射图像)板106、透明背板108及填充前板106与背板108之间的容积的液晶(LC)110。
如图2中所展示，前板106可包括玻璃板112，玻璃板112的上表面(即，包括显示器的观看表面114的板的表面)上具有第一偏振滤光层116。任选地，前板的最外观看表面可进一步包括抗反射层118。玻璃板112可在其下侧(即，面向液晶(LC)110的前板106的表面)上进一步包括彩色滤光板120及透光共同电极平面122(例如透明氧化铟锡ITO)。
彩色滤光板120包括分别允许透射红光(R)、绿光(G)及蓝光(B)的不同色彩子像素滤光元件124、126、128的阵列。显示器的每一单位像素130包括三个子像素滤光元件124、126、128的群组。图3是彩色滤光板132的单位像素130的示意图。如所展示，每一RGB子像素124、126、128包括仅允许对应于子像素的色彩的光穿过的相应彩色滤光器颜料(通常为有机染料)。RGB子像素元件124、126、128可经沉积在玻璃板112上，其中不透明分隔物/壁(黑色基质)132介于子像素124、126、128中的每一者之间。黑色基质132可经形成为金属(例如(举例来说)铬)栅格掩模以界定子像素124、126、128且在子像素与单位像素130之间提供不透明间隙。为最小化来自黑色基质的反射，可使用Cr及CrOx的双层，但所述层当然可包括除Cr及CrOx以外的材料。可使用包含光刻的方法来图案化可溅镀沉积在光致发光材料下方或上方的黑色基质膜。图4展示对于TV应用所优化的海信滤光板的红色(R)、绿色(G)及蓝色(B)滤光元件的滤光特性、透光率对波长。
参考图5，背板108可包括玻璃板134，玻璃板134的上表面(面向LC的表面)上具有TFT(薄膜晶体管)层136。TFT层136包括TFT阵列，其中存在对应于每一单位像素130的每一个别色彩子像素124、126、128的晶体管。每一TFT可操作以选择性地控制光穿过其对应子像素。在玻璃板134的下表面上提供第二偏振滤光层138。两个偏振滤光器116及138的偏振方向彼此垂直对准。
Figure BDA0002362840130000101
背光灯104可操作以生成及发射来自前发光表面142(面向显示器面板的后面的上表面，图7)的白光140以操作LC显示器面板102。
背光灯：发光装置
图6是根据一些实施例的发光装置146的示意性横截面图示。发光装置146可操作以生成包括以下项的组合的复合光：蓝色激发光；及红色光致发光光(峰值发射波长610nm到650nm)或绿色光致发光光(峰值发射波长530nm到545nm)中的一者。
如图6中所展示，装置146可包括收容在封装内的发蓝光GaN LED芯片42(主发射波长445nm到465nm)(优选地为445nm到455nm)。可(例如)包括低温共烧陶瓷(LTCC)或高温聚合物的封装包括上体部分44及下体部分46。上体部分44界定通常呈圆形形状的凹槽48，凹槽48经配置以接纳一或多个LED芯片42。所述封装进一步包括电连接器50及52，电连接器50及52还界定凹槽48的底部上的对应电极接触垫54及56。可使用(例如)粘合剂或焊料来将LED芯片42安装到定位在凹槽48的底部上的导热垫58。使用接合线60及62来将LED芯片的电极垫电连接到封装的底部上的对应电极接触垫54及56且使用载有光致发光材料(例如磷光体)的透光(透明)聚合物材料64(通常为硅酮)来完全填充凹槽48，使得LED芯片42的暴露表面由磷光体/聚合物材料混合物覆盖。为增强所述装置的发射亮度，凹槽48的壁可倾斜且具有光反射表面。根据本发明，光致发光材料包括发绿光或发红光光致发光材料。在优选实施例中，红色或绿色光致发光材料包括窄带磷光体。在操作中，发光装置146生成包括以下项的组合的复合光148：来自LED芯片42的蓝色激发光；及由光致发光材料响应于蓝色激发光激发而生成的光致发光光。取决于存在于发光装置中的光致发光材料，光致发光光可为绿色或红色。
如图7中所展示，背光灯104可包括内含光导(波导)144的侧照式布置，其中一或多个发光装置146沿光导144的一或多个边缘定位。如所指示，光导144可为平坦的；但在一些实施例中，其可呈锥形(楔形)以促进从光导的前发光表面(如图7中所展示，面向显示器面板的上表面)更均匀地发射复合光。发光装置146经配置使得在操作中，其生成复合光148，复合光148经耦合到光导144的一或多个边缘中且接着在光导144的整个体积中通过全内反射来引导且最终从光导144的前表面(面向显示器面板102的上表面)发射。如图7中所展示且为防止光从背光灯104逸出，光导144的后表面(如所展示的下表面)可包括光反射层(表面)150，例如来自3M的VikuitiTM ESR(增强光谱反射器)膜。
在光导144的前发光表面(如所展示的上表面)上提供光致发光波长转换层152及亮度增强膜(BEF)154。在图7所说明的实施例中，光致发光波长转换层152经安置在光导144与BEF 154之间。
背光灯：亮度增强膜(BEF)
亮度增强膜(BEF)(也被称为棱镜片)包括精密微结构光学膜且将来自背光灯的光140发射控制在固定角(通常为70度)内，由此增加背光灯的发光效率。通常，BEF在膜的发光表面上包括微棱镜阵列且可使亮度增加达40％到60％。BEF 154可包括单个BEF或多个BEF的组合，且可在后一情况中实现甚至更大的亮度增加。适合BEF的实例包含来自3M的VikuitiTM BEF II或来自MNTech的棱镜片。在一些实施例中，BEF 154可包括将棱镜片与漫射膜集成在一起且可具有比普通棱镜片高的发光效率的多功能棱镜片(MFPS)。在一些实施例中，BEF 154可包括微透镜膜棱镜片(MLFPS)，例如购自MNTech的微透镜膜棱镜片。
背光灯：光致发光波长转换层
为简洁起见，在下文描述中，光致发光波长转换层将被称为“光致发光层”。
光致发光层152含有发红光或发绿光光致发光材料且在操作中转换由装置146生成的复合光148的蓝色激发光的至少部分以产生用于操作LC显示器面板104的白光发射产物140。更具体来说，光致发光层152含有可蓝光激发的发红光(峰值发射波长λpe＝600nm到650nm)光致发光材料或发绿光(峰值发射波长λpe＝530nm到545nm)光致发光材料。光致发光生成的光158及复合光148的组合导致白光发射产物140。为优化显示器的效率及色域，选择发红光及发绿光光致发光材料以使其峰值发射(PE)波长λpe与其对应彩色滤光元件的透射特性匹配。优选地，发绿光光致发光材料具有峰值发射波长λpe≈535nm。为最大化显示器色域及效率，存在于发光装置146中的发红光及/或发绿光光致发光材料及光致发光层152优选地包括窄带光致发光材料，所述窄带光致发光材料具有包含约50nm或50nm以下的FWHM(半高全宽)的发射峰值。
发红光及发绿光光致发光材料可包括磷光体材料、量子点(QD)、有机染料或其组合。仅出于说明目的，当前描述特指体现为磷光体材料的光致发光材料。磷光体材料可包括无机及有机磷光体材料。无机磷光体可包括铝酸盐、硅酸盐、磷酸盐、硼酸盐、硫酸盐、氯化物、氟化物或氮化物磷光体材料。众所周知，磷光体材料掺杂有称为活化剂的稀土元素。活化剂通常包括二价铕、铈或四价锰。例如卤素的掺杂物可取代性地或填隙性地并入到晶格中且可(例如)驻留在主体材料的晶格位置上及/或填隙性地驻留在主体材料内。
发红光磷光体材料
在本专利说明书中，发红光磷光体是指生成具有610nm到650nm的范围内(即，可见光谱的橘色到红色区域中)的峰值发射波长的光的磷光体材料。优选地，发红光磷光体是窄带磷光体材料且具有小于约50nm的半高全宽发射强度。表1中给出适用于发光装置146及光致发光层152中的发红光磷光体材料的实例。
Figure BDA0002362840130000121
Figure BDA0002362840130000131
窄带红色磷光体：锰活化氟化物磷光体
锰活化氟化物磷光体的实例是锰活化六氟硅酸钾磷光体(KSF)-K2SiF6:Mn4+。此磷光体的实例是来自美国加州弗里蒙特市的英特美公司的NR6931 KSF磷光体，其具有约632nm的峰值发射波长。KSF磷光体可由蓝色激发光激发且生成具有约631nm与约632nm之间的峰值发射波长(λpe)及约5nm到约10nm的FWHM(取决于其测量方式，即，宽度考虑单个峰值还是两个峰值)的红光。其它锰活化磷光体可包含K2GeF6:Mn4+、K2TiF6:Mn4+、K2SnF6:Mn4+、Na2TiF6:Mn4+、Na2ZrF6:Mn4+、Cs2SiF6:Mn4+、Cs2TiF6:Mn4+、Rb2SiF6:Mn4+、Rb2TiF6:Mn4+、K3ZrF7:Mn4+、K3NbF7:Mn4+、K3TaF7:Mn4+、K3GdF6:Mn4+、K3LaF6:Mn4+及K3YF6:Mn4+。
窄带红色磷光体：基于IIA/IIB族硒硫化物的磷光体
基于IIA/IIB族硒硫化物的磷光体材料的实例具有组合物MSe1-xSx:Eu，其中M是Mg、Ca、Sr、Ba及Zn中的至少一者且0<x<1.0。这种磷光体材料的特定实例是CSS磷光体(CaSe1-xSx:Eu)。2016年9月30日申请的第15/282,551号共同待决美国专利申请案中提供CSS磷光体的细节，所述案的全文以引用方式并入本文中。第15/282,551号美国专利申请案中所描述的CSS窄带红色磷光体可用于本发明中。CSS磷光体的峰值发射波长可通过改变组合物中的S/Se比率来从600nm调谐到650nm且展现具有约48nm到约60nm的范围内的FWHM的窄带红色发射光谱(较长波长通常具有较大FWHM值)。
发绿光磷光体材料
在本专利说明书中，发绿光磷光体是指生成具有525nm到545nm的范围内(即，可见光谱的绿红区域中)的峰值发射波长的光的磷光体材料。在一些实施例中，发绿光磷光体生成具有535nm到540nm的范围内的峰值发射波长的光。优选地，发绿光磷光体是窄带磷光体材料且具有小于约50nm的半最大发射强度全宽。表2中给出适用于发光装置146及光致发光层152中的发绿光磷光体材料的实例。
Figure BDA0002362840130000132
Figure BDA0002362840130000141
发绿光磷光体材料：绿色硫化物磷光体
绿色硫化物磷光体材料的实例具有基于MA2S4:Eu的通用组合物，其中M是Mg、Ca、Sr及Ba中的至少一者，A是Ga、Al、In、La及Y中的至少一者。为提高可靠性，磷光体粒子可涂覆有选自由以下项组成的材料的群组的一或多种氧化物：氧化铝、氧化硅、氧化钛、氧化锌、氧化镁、氧化锆及氧化铬。此磷光体的实例是来自美国加州弗里蒙特市的英特美公司的NBG磷光体，其具有约535nm到约540nm之间的峰值发射波长。2018年5月3日公开的第WO2018/080936号共同待决PCT专利公开案中提供绿色氟化物磷光体的细节，所述案的全文以引用方式并入本文中。PCT专利公开案WO2018/080936中所描述的绿色氟化物磷光体可用于本发明中。例如，窄带绿色磷光体可具有组合物(M)(A)2S4:Eu,M′,A′，其中M是Mg、Ca、Sr及Ba中的至少一者；M'是Li、Na及K中的至少一者；A是Ga、Al及In中的至少一者；且A'是Si、Ge、La、Y及Ti中的至少一者。在后一化学式中，掺杂物Eu、M′及A′可存在于取代位置中，但也可设想其它并入选项，例如填隙位置。此外，绿色硫化物磷光体可具有组合物(M,M′)(A,A′)2S4:Eu，其中M是Mg、Ca、Sr及Ba中的至少一者；M'是Li、Na及K中的至少一者；A是Ga、Al、In、La及Y中的至少一者；且A'是Si、Ge及Ti中的至少一者；其中在MA2S4结晶晶格中，M'取代M且A'取代A。在后一化学式中识别特定取代位置，但可设想存在替代取代位置；例如，可设想，为掺杂Li及Si，以下结构可提供Li的替代取代位置：Sr(Ga1-2xSixLi2x)2S4:Eu，其中M是Mg、Ca、Sr及Ba中的至少一者；且A是Ga、Al、In、La及Y中的至少一者；其中0<x<0.1。
量子点(QD)材料
量子点(QD)是物质(例如半导体)的部分，其激子被局限于可由辐射能激发以发射特定波长或波长范围的光的所有三个空间维度上。QD可包括不同材料，例如硒化镉(CdSe)。通过与QD的纳米晶体结构相关联的量子局限效应来实现由QD生成的光的色彩。每一QD的能级与QD的物理尺寸直接相关。例如，较大QD(例如红色QD)可吸收及发射具有相对较低能量(即，相对较长波长)的光子。另一方面，绿色QD(其具有较小尺寸)可吸收及发射相对较高能量(较短波长)的光子。适合QD的实例可包含CdZnSeS(硫化镉锌硒)、CdxZn1-xSe(硒化镉锌)、CdSexS1-x(硫化镉硒)、CdTe(碲化镉)、CdTexS1-x(硫化镉碲)、InP(磷化铟)、InxGa1-xP(磷化铟镓)、InAs(砷化铟)、CuInS2(硫化铜铟)、CuInSe2(硒化铜铟)、CuInSxSe2-x(硒化铜铟硫)、CuInxGa1-xS2(硫化铜铟镓)、CuInxGa1-xSe2(硒化铜铟镓)、CuInxAl1-xSe2(硒化铜铟铝)、CuGaS2(硫化铜镓)及CuInS2xZnS1-x(硒化铜铟硒化锌)。QD材料可包括核/壳纳米晶体，所述核/壳纳米晶体含有洋葱状结构中的不同材料。例如，上述实例性材料可用作核/壳纳米晶体的核材料。一种材料中的核纳米晶体的光学性质可通过生长另一材料的外延型壳来更改。取决于要求，核/壳纳米晶体可具有单个壳或多个壳。可基于能隙工程来选择壳材料。例如，壳材料可具有大于核材料的能隙使得纳米晶体的壳可使光学活性核的表面与其周围介质分开。就基于镉的QD(例如CdSe QD)来说，可使用以下化学式来合成核/壳量子点：CdSe/ZnS、CdSe/CdS、CdSe/ZnSe、CdSe/CdS/ZnS或CdSe/ZnSe/ZnS。类似地，对于CuInS2量子点，可使用以下化学式来合成核/壳纳米晶体：CuInS2/ZnS、CuInS2/CdS、CuInS2/CuGaS2、CuInS2/CuGaS2/ZnS等等。
表3中给出适合量子点组合物的实例。
Figure BDA0002362840130000151
Figure BDA0002362840130000161
存在实施根据本发明的背光灯的各种方式。例如，如上文所描述，在一些实施例中，发红光光致发光材料可经定位在发光装置146中且发绿光光致发光材料可定位在光致发光层152中。在其它实施例中，发绿光光致发光材料可经定位在发光装置146中且发红光光致发光材料可定位在光致发光层152中。可考虑在其它实施例中将发红光及发绿光光致发光材料两者定位在光致发光层152中。将明白，在此类布置中，发光装置146无需包含发红光及发绿光光致发光材料且发光装置146可仅生成蓝色激发光。在一些布置中，发红光及发绿光光致发光材料可作为混合物并入光致发光层152中。在其它布置中，发红光及发绿光光致发光材料可并入单独相应光致发光层中。在本说明书的上下文中，“光致发光层”涵盖单个层及多个层两者，即，“光致发光层”包含“若干光致发光层”。不论红色及绿色光致发光材料的位置如何，可以许多方式实施光致发光层。
在一些实施例中，光致发光层152经安置在BEF 154的相邻处。当使用无机磷光体材料时，呈粒子形式的发红光或发绿光磷光体可作为混合物并入可固化透光液体粘结剂材料中且使用(例如)丝网印刷或狭缝模具式涂覆来将混合物作为均匀层沉积在透光衬底上。在一些实施例中，BEF 154可包括透光衬底且光致发光层152可直接沉积到BEF 154上。在本专利说明书中，“直接沉积”意指“与…直接接触”，即，层之间不存在介入层或气隙。当使用丝网印刷来沉积光致发光层时，透光粘结剂材料可包括(例如)透光可UV固化丙烯酸粘合剂，例如来自美国印第安纳州滑铁卢市联达科技公司的UVA4103透明基材。将光致发光层直接沉积到BEF上的优点在于这可通过消除光致发光层与BEF之间的空气界面来增加来自背光灯的光发射。否则，此空气界面可导致光更有可能在光致发光层内发生内反射且减少光耦合到BEF中。
在其它实施例中，光致发光层152可经制造为单独膜且所得膜经安置在光导144与BEF 154之间。当BEF 154的下表面包含特征图案或表面纹理时，单独制造光致发光层可能是有利的。
例如，在一个布置中，(例如)通过丝网印刷来将发红光或发绿光磷光体及透光材料作为均匀层沉积到透光膜(例如(举例来说)mylarTM)上。在其它实施例中，发红光或发绿光磷光体可并入膜中且均质地分布在整个膜中，膜接着可施加到BEF 154。
在其它实施例中，光致发光层152可经安置在光导144的相邻处。例如，在图7中，光致发光层152相邻于光导144的前发光表面(如所展示，面向显示器面板的上表面)安置在光导144与BEF 154之间。在一些实施例中，光致发光层152可直接沉积到光导144的前发光表面上。将光致发光层直接沉积到光导的前表面上的优点在于这可通过消除光导与光致发光层之间的空气界面来增加来自背光灯的总光发射。如果存在此空气界面，那么其可能减少光从光导耦合到光致发光层中且减少来自背光灯的总光发射。
在其它实施例中，光致发光层152可经制造为单独膜且所得膜接着施加到光导144的前发光表面。当光导144的前发光表面包含用于辅助光从光导的均匀光提取的特征图案或纹理时，此布置可能是有利的。
在其它实施例中且如图8中所指示，光致发光层152经安置在光导144的后表面(如所展示的下表面)与光反射层150之间。在一些实施例中，光致发光层152可直接沉积到光导144的后表面上。将光致发光层直接沉积到光导的后表面上的优点在于这可通过消除光导与光致发光层之间的空气界面来增加来自背光灯的总光发射。如果存在此空气界面，那么其可能减少光从光导耦合到光致发光层中且减少来自背光灯的总光发射。
在其它实施例中，光致发光层152可直接沉积到光反射层150上。将光致发光层直接沉积到光反射层150上的优点在于这可通过消除光致发光层与光反射层之间的空气界面来增加来自背光灯的总光发射。如果存在此空气界面，那么其可能减少反向导引光沿朝向背光灯的发光表面142的方向回射。
在又其它实施例中，光致发光层152可经制造为单独膜且所得膜接着施加到光导144的后表面。当光导144的后发光表面包含用于辅助光从光导的均匀光提取的纹理特征图案时，此布置可能是有利的。
与利用白色LED的已知显示器相比，具有光致发光层的优点在于：由于磷光体材料的光漫射性质，这可消除单独光漫射层及相关联界面损失且由此增加显示效率以及降低生产成本的需要。
然而，由于光致发光光生成的各向同性性质，通过光致发光层中的发红光或发绿光磷光体的光致发光光158将沿包含朝向光导144的方向的所有方向发射。为降低此光到达光导144的可能性，背光灯可进一步包括安置在光致发光层152与光导144之间的光漫射层。
尽管在前述实施例中，背光灯是利用光导的侧照式布置，但本发明可用于包括配置在LC显示器面板的表面上方的发光装置阵列的直照式背光灯中。图9说明此实施例，其中含有发红光或发绿光磷光体中的一者的发光装置146的阵列经提供在光反射围封体160的底部158上且单独光致发光层152经提供在围封体上。
在所描述的任何实施例(图6到8)中，光致发光层152可进一步并入光散射(漫射)材料(优选地为氧化锌(ZnO))的粒子。光漫射材料可包括二氧化硅(SiO2)、二氧化钛(TiO2)、氧化镁(MgO)、硫酸钡(BaSO4)、氧化铝(Al2O3)或其组合。包含光散射材料可增加来自光致发光层的光发射的均匀性且可消除单独光漫射层的需要。另外，使光散射材料的粒子与发红光或发绿光磷光体结合可导致光致发光层的光生成增加且生成给定色彩光所需的光致发光材料的数量基本上减少高达40％。鉴于磷光体材料的相对高成本，包含便宜光散射材料可导致例如平板计算机、膝上型计算机、TV及监视器的较大显示器的制造成本显著降低。2013年12月17日发布的美国专利US 8,610,340中描述实施散射粒子的实例性方法的更多细节，所述专利的全文以引用方式并入本文中。可选择光散射粒子的尺寸以散射比由磷光体生成的光相对更多的激发光。在一些实施例中，光散射材料粒子具有200nm或200nm以下的平均直径(D50)，通常为100nm到150nm。
上文所描述，由于光致发光光生成的各向同性性质，光致发光光158 160将沿所有方向发射，包含沿朝向光导144的方向发射。为降低此光到达光导144的可能性，背光灯可在一些实施例中进一步包括安置在光致发光层152与光导144之间的光漫射层，即使光致发光层152已包含光散射材料。在其它实施例中，光致发光层152及光漫射层可经制造为单独膜且所述膜接着彼此施加。
Figure BDA0002362840130000181
表4列出用于高色域LCD电视中的根据本发明的优选实例背光灯的细节。实例背光灯优选地包括图7中所说明的侧照式配置。
Figure BDA0002362840130000182
Figure BDA0002362840130000191
在标示为BL.1的实例中，发红光磷光体包括组合物K2SiF6:Mn4+(KSF)、峰值发射波长λpe＝632nm的窄带发红光锰活化六氟硅酸钾磷光体且经定位在发光装置146中。发光装置146包括7020腔封装，所述7020腔封装含有具有约453nm的主发射波长的两个300mW GaNLED芯片。KSF磷光体并入及均质分布在可UV固化透光硅酮囊封剂(例如Dow Corning OE-6370HF光学囊封剂)中且混合物经沉积在腔凹槽中以覆盖LED芯片。
在BL.1中，发绿光磷光体包括组合物SrGa2S4:Eu、峰值波长λpe＝536nm的窄带发绿光硫化锶镓磷光体且经定位在光致发光层152中。发绿光磷光体并入及均质分布在可UV固化透光丙烯酸粘结剂(来自STAR科技公司(STAR Technology)的UVA4103)中且混合物作为约50μm厚度层丝网印刷在约140μm透光PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)膜上。
图10展示BL.1的发光装置146的发射光谱、强度(a.u.)对波长(nm)。
图11展示BL.1的光致发光波长转换层152的发射光谱、强度(a.u.)对波长(nm)。
图12展示BEF 154之前及之后的背光灯BL.1的发射光谱、强度(a.u.)对波长(nm)。
图13展示背光灯BL.1的NTSC(国家电视系统委员会)比色法1953(CIE 1931)标准的1931CIE色彩坐标及RGB色彩坐标。
表5列出背光灯BL.1的光学特性。AUO(友达光电公司(AU Optronics Corp.))高色域彩色滤光特性用于计算并入背光灯BL.1的LCD显示器的红光、绿光及蓝光发射光谱。如从表5可见，根据本发明的背光灯BL.1可产生具有NTSC的100.7％色域(面积)及DCI-P3 RGB色彩空间标准的104.7％色域的光。为了比较，利用磷光体的已知高色域LCD显示器具有约99％到约100％的DCI-P3。更具体来说，测试已表明，根据本发明的背光灯具有包括红光、绿光及蓝光发射峰值的发射光谱，其中红光峰值具有色度坐标CIE x＝0.6700到0.6950，CIEy＝0.3300到0.2950；绿光峰值具有色度坐标CIE x＝0.1950到0.2950，CIE y＝0.7250到0.6250；且蓝光峰值具有色度坐标CIE x＝0.1600到0.1400，CIE y＝0.0180到0.0600。
Figure BDA0002362840130000192
Figure BDA0002362840130000201
表6列出背光灯BL.2的光学特性。AUO(友达光电公司)的高色域彩色滤光特性用于计算并入背光灯BL.2的LCD显示器的红光、绿光及蓝光发射光谱。如从表6可见，根据本发明的背光灯BL.1可产生具有NTSC的102.2％色域(面积)及DCI-P3 RGB色彩空间标准的106.6％色域的光。图14展示AUO彩色滤光器120之前及之后的背光灯BL.2(调谐到DCI-P3白点)的发射光谱、强度(a.u.)对波长(nm)。
Figure BDA0002362840130000202
表7列出背光灯BL.3的光学特性。AUO(友达光电公司)高色域彩色滤光特性用于计算并入背光灯BL.3的LCD显示器的红光、绿光及蓝光发射光谱。如从表7可见，根据本发明的背光灯BL.1可生成具有NTSC的112.3％色域(面积)及DCI-P3 RGB色彩空间标准的117.2％色域的光。图15展示AUO彩色滤光器120之前及之后的背光灯BL.3(调谐到DCI-P3白点)的发射光谱、强度(a.u.)对波长(nm)。
Figure BDA0002362840130000211
更具体来说，测试已表明，根据本发明的背光灯具有包括红光、绿光及蓝光发射峰值的发射光谱，其中红光峰值具有色度坐标CIE x＝0.6700到0.6950，CIE y＝0.3300到0.2950；绿光峰值具有色度坐标CIE x＝0.1950到0.2950，CIE y＝0.7250到0.6250；且蓝光峰值具有色度坐标CIE x＝0.1600到0.1400，CIE y＝0.0180到0.0600。
表8列出NTSC(国家电视系统委员会)比色法1953(CIE 1931)及DCI-P3(数字电影倡议)RGB色彩空间标准的RGB色彩空间值。
Figure BDA0002362840130000212
将明白，本发明不受限于所描述的特定实施例，而是可在本发明的范围内作出变动。
例如，虽然在前述实施例中，发红光及/或发绿光光致发光材料中的一者或两者经定位在光致发光层中，但可设想在进一步实施例中将发红光及/或发绿光光致发光材料定位在一或多个发光装置中由此消除光致发光层的需要。已发现，当发绿光光致发光材料包括铕活化硫化物磷光体时，此布置是特别有利的。此外，在发红光光致发光材料包括锰活化氟化物磷光体时也是有利的。在一些布置中，发红光及发绿光光致发光材料可呈混合物的形式并入相同发光装置中或并入相同发光装置中的单独位置/层中。在其它布置中，发红光及发绿光光致发光材料可经定位在单独相应发光装置中。发明人已发现，此布置可增加发光效率且提供复杂性降低、易制造及制造成本降低的优点。
参考数字
42 LED芯片
44 上体部分
46 下体部分
48 凹槽
50 电连接器
52 电连接器
54 接触垫
56 接触垫
58 导热垫
60 接合线
62 接合线
100 彩色LCD
102 LC显示器面板
104 侧照式背光灯
106 前板
108 背板
110 液晶(LC)
112 玻璃板
114 观看表面
116 第一偏振滤光层
118 抗反射层
120 彩色滤光板
122 透光共同电极平面
124 红色子像素滤光元件
126 绿色子像素滤光元件
128 蓝色子像素滤光元件
130 单位像素
132 不透明分隔物/黑色基质
134 玻璃板
136 TFT
138 第二偏振滤光层
140 白光
142 背光灯的发光表面
144 光导
146 发光装置
148 复合光
150 光反射层
152 光致发光波长转换层(光致发光层)
154 亮度增强膜(BEF)
156 光漫射层
158 光致发光光
160 光反射围封体的底部
162 光反射围封体
将明白，以下条款形成本文中所界定的本发明的揭示内容的部分。更特定来说，本发明可由如下文将详述的条款的特征的组合界定，且所述条款可用于修正本申请案的权利要求书内的特征的组合。
1.一种显示器背光灯，其包括：
激发源，其用于生成具有445nm到465nm的范围内的主发射波长的蓝色激发光；
红色光致发光材料，其具有610nm到650nm的范围内的峰值发射波长；及
铕活化硫化物磷光体，其具有525nm到545nm的范围内的峰值发射波长。
2.根据条款1所述的背光灯，其中所述铕活化硫化物磷光体具有通用组合物及晶体结构MA2S4:Eu，其中M是Mg、Ca、Sr及Ba中的至少一者，A是Ga、Al、In、La及Y中的至少一者。
3.根据条款1或条款2所述的背光灯，其中所述铕活化硫化物磷光体具有通用组合物及晶体结构SrGa2S4:Eu。
4.根据任一前述条款所述的背光灯，其进一步包括定位在所述激发源的远程处的波长转换层，其中所述波长转换层包括所述红色光致发光材料及所述铕活化硫化物磷光体中的至少一者。
5.根据条款4所述的背光灯，其中所述铕活化硫化物磷光体经定位在所述波长转换层中。
6.根据条款4或条款5所述的背光灯，其中所述波长转换层包括所述红色光致发光材料及所述铕活化硫化物磷光体。
7.根据任一前述条款所述的背光灯，其中所述红色光致发光材料包括锰活化氟化物磷光体。
8.根据条款7所述的背光灯，其中所述锰活化氟化物磷光体包括组合物K2SiF6:Mn4 +的锰活化六氟硅酸钾磷光体。
9.根据条款7所述的背光灯，其中所述锰活化氟化物磷光体包括组合物K2GeF6:Mn4 +的锰活化六氟锗酸钾磷光体。
10.根据条款7所述的背光灯，其中所述锰活化氟化物磷光体包括选自由以下项组成的群组的组合物的磷光体：K2TiF6:Mn4+、K2SnF6:Mn4+、Na2TiF6:Mn4+、Na2ZrF6:Mn4+、Cs2SiF6:Mn4+、Cs2TiF6:Mn4+、Rb2SiF6:Mn4+、Rb2TiF6:Mn4+、K3ZrF7:Mn4+、K3NbF7:Mn4+、K3TaF7:Mn4+、K3GdF6:Mn4+、K3LaF6:Mn4+及K3YF6:Mn4+。
11.根据任一前述条款所述的背光灯，其中所述红色光致发光材料经定位在包括所述激发源的发光装置中。
12.根据任一前述条款所述的背光灯，其中所述背光灯具有包含NTSC RGB色彩空间标准的至少95％色域的发射光谱。
13.根据任一前述条款所述的背光灯，其中所述背光灯具有包含DCI-P3 RGB色彩空间标准的至少100％色域的发射光谱。
14.根据任一前述条款所述的背光灯，其中所述背光灯具有包括红光、绿光及蓝光发射峰值的发射光谱，其中所述红光峰值具有色度坐标CIE x＝0.6700到0.6950，CIE y＝0.3300到0.2950；所述绿光峰值具有色度坐标CIE x＝0.1950到0.2950，CIE y＝0.7250到0.6250；且所述蓝光峰值具有色度坐标CIE x＝0.1600到0.1400，CIE y＝0.0180到0.0600。
15.根据条款4到14中任一条款所述的背光灯，其进一步包括光导，其中所述激发源经配置以将光耦合到所述光导的至少一个边缘中且其中所述波长转换层经安置在所述波导的表面的相邻处。
16.根据条款15所述的背光灯，其中所述波长转换层与所述光导直接接触。
17.根据条款15或条款16所述的背光灯，其进一步包括亮度增强膜，其中所述波长转换层经安置在所述光导与所述亮度增强膜之间。
18.根据条款17所述的背光灯，其中所述波长转换层与所述亮度增强膜直接接触。
19.根据条款15或条款16所述的背光灯，其进一步包括光反射表面，其中所述波长转换层经安置在所述光反射表面与所述光导之间。
20.根据条款19所述的背光灯，其中所述波长转换层与所述光反射表面直接接触。
21.根据条款4到16中任一条款所述的背光灯，其进一步包括亮度增强膜且其中所述波长转换层经安置在所述亮度增强膜的相邻处。
22.根据权利要求21所述的背光灯，其中所述波长转换层与所述亮度增强膜直接接触。
23.根据条款4到22中任一条款所述的背光灯，其中所述波长转换层包括光散射材料的粒子。
24.根据条款23所述的背光灯，其中所述光散射材料粒子选自由以下项组成的群组：氧化锌(ZnO)；二氧化硅(SiO2)；二氧化钛(TiO2)；氧化镁(MgO)；硫酸钡(BaSO4)；氧化铝(Al2O3)及其组合。
25.根据条款23或条款24所述的背光灯，其中光散射材料粒子具有200nm或200nm以下的平均直径。
26.根据条款23到25中任一条款所述的背光灯，其中光散射材料粒子具有100nm到150nm的平均直径。
27.一种显示器背光灯，其包括：
发光装置，其包括用于生成具有445nm到465nm的范围内的主发射波长的蓝色激发光的激发源及具有610nm到650nm的范围内的峰值发射波长的红色光致发光材料；及
波长转换层，其经定位在所述发光装置的远程处；所述波长转换层包括具有525nm到545nm的范围内的峰值发射波长的绿色光致发光材料。
28.根据条款27所述的背光灯，其中所述绿色光致发光材料包括铕活化硫化物磷光体。
29.根据条款28所述的背光灯，其中所述铕活化硫化物磷光体具有通用组合物及晶体结构MA2S4:Eu，其中M是Mg、Ca、Sr及Ba中的至少一者，A是Ga、Al、In、La及Y中的至少一者。
30.根据条款28或条款29所述的背光灯，其中所述铕活化硫化物磷光体具有通用组合物及晶体结构SrGa2S4:Eu。
31.根据条款27所述的背光灯，其中所述绿色光致发光材料包括量子点材料。
32.根据条款27到31中任一条款所述的背光灯，其中所述红色光致发光材料包括锰活化氟化物磷光体。
33.根据条款32所述的背光灯，其中所述锰活化氟化物磷光体包括组合物K2SiF6:Mn4+的锰活化六氟硅酸钾磷光体。
34.根据条款32所述的背光灯，其中所述锰活化氟化物磷光体包括组合物K2GeF6:Mn4+的锰活化六氟锗酸钾磷光体。
35.根据条款32所述的背光灯，其中所述锰活化氟化物磷光体包括选自由以下项组成的群组的组合物的磷光体：K2TiF6:Mn4+、K2SnF6:Mn4+、Na2TiF6:Mn4+、Na2ZrF6:Mn4+、Cs2SiF6:Mn4+、Cs2TiF6:Mn4+、Rb2SiF6:Mn4+、Rb2TiF6:Mn4+、K3ZrF7:Mn4+、K3NbF7:Mn4+、K3TaF7:Mn4 +、K3GdF6:Mn4+、K3LaF6:Mn4+及K3YF6:Mn4+。
36.根据条款27到35中任一条款所述的背光灯，其中所述背光灯具有包含NTSCRGB色彩空间标准的至少95％色域的发射光谱。
37.根据条款27到36中任一条款所述的背光灯，其中所述背光灯具有包含DCI-P3RGB色彩空间标准的至少100％色域的发射光谱。
38.根据条款27到37中任一条款所述的背光灯，其中所述背光灯具有包括红光、绿光及蓝光发射峰值的发射光谱，其中所述红光峰值具有色度坐标CIE x＝0.6700到0.6950，CIE y＝0.3300到0.2950；所述绿光峰值具有色度坐标CIE x＝0.1950到0.2950，CIE y＝0.7250到0.6250；且所述蓝光峰值具有色度坐标CIE x＝0.1600到0.1400，CIE y＝0.0180到0.0600。
39.根据条款27到38中任一条款所述的背光灯，其进一步包括光导，其中所述发光装置经配置以将光耦合到所述光导的至少一个边缘中且其中所述波长转换层经安置在所述波导的表面的相邻处。
40.根据条款39所述的背光灯，其中所述波长转换层与所述光导直接接触。
41.根据条款39或条款40所述的背光灯，其进一步包括亮度增强膜，其中所述波长转换层经安置在所述光导与所述亮度增强膜之间。
42.根据条款41所述的背光灯，其中所述波长转换层与所述亮度增强膜直接接触。
43.根据条款39或条款40所述的背光灯，其进一步包括光反射表面，其中所述波长转换层经安置在所述光反射表面与所述光导之间。
44.根据条款43所述的背光灯，其中所述波长转换层与所述光反射表面直接接触。
45.根据条款27所述的背光灯，其进一步包括亮度增强膜且其中所述波长转换层经安置在所述亮度增强膜的相邻处。
46.根据条款45所述的背光灯，其中所述波长转换层与所述亮度增强膜直接接触。
47.根据条款27到46中任一条款所述的背光灯，其中所述波长转换层包括光散射材料的粒子。
48.根据条款47所述的背光灯，其中所述光散射材料粒子选自由以下项组成的群组：氧化锌(ZnO)；二氧化硅(SiO2)；二氧化钛(TiO2)；氧化镁(MgO)；硫酸钡(BaSO4)；氧化铝(Al2O3)及其组合。
49.根据条款47或条款48所述的背光灯，其中光散射材料粒子具有200nm或200nm以下的平均直径。
50.根据条款47到49中任一条款所述的背光灯，其中光散射材料粒子具有100nm到150nm的平均直径。
51.一种显示器背光灯，其包括：
发光装置，其包括用于生成具有445nm到465nm的范围内的主发射波长的蓝色激发光的激发源及组合物K2SiF6:Mn4+的锰活化六氟硅酸钾磷光体；及
波长转换层，其经定位在所述发光装置的远程处且包括具有525nm到545nm的范围内的峰值发射波长的铕活化硫化物磷光体。
52.根据条款51所述的背光灯，其中所述铕活化硫化物磷光体具有通用组合物及晶体结构MA2S4:Eu，其中M是Mg、Ca、Sr及Ba中的至少一者，A是Ga、Al、In、La及Y中的至少一者。
53.根据条款51或条款52所述的背光灯，其中所述铕活化硫化物磷光体具有通用组合物及晶体结构SrGa2S4:Eu。
54.根据条款51到53中任一条款所述的背光灯，其中所述背光灯具有包含NTSCRGB色彩空间标准的至少95％色域的发射光谱。
55.根据条款51到54中任一条款所述的背光灯，其中所述背光灯具有包含DCI-P3RGB色彩空间标准的至少100％色域的发射光谱。
56.根据条款51到55中任一条款所述的背光灯，其中所述背光灯具有包括红光、绿光及蓝光发射峰值的发射光谱，其中所述红光峰值具有色度坐标CIE x＝0.6700到0.6950，CIE y＝0.3300到0.2950；所述绿光峰值具有色度坐标CIE x＝0.1950到0.2950，CIE y＝0.7250到0.6250；且所述蓝光峰值具有色度坐标CIE x＝0.1600到0.1400，CIE y＝0.0180到0.0600。
57.一种显示器背光灯，其包括：
发光装置，其包括用于生成具有445nm到465nm的范围内的主发射波长的蓝色激发光的激发源及具有610nm到650nm的范围内的峰值发射波长的红色光致发光材料；及
波长转换层，其经定位在所述发光装置的远程处，所述波长转换层包括具有525nm到545nm的范围内的峰值发射波长的绿色光致发光材料，所述绿色光致发光材料包括量子点材料。

Claims (20)

1.一种显示器背光灯，其包括：
激发源，其用于生成具有445nm到465nm的范围内的主发射波长的蓝色激发光；
红色光致发光材料，其具有610nm到650nm的范围内的峰值发射波长；及
铕活化硫化物磷光体，其具有525nm到545nm的范围内的峰值发射波长。
2.根据权利要求1所述的背光灯，其中所述铕活化硫化物磷光体具有通用组合物及晶体结构MA2S4:Eu，其中M是Mg、Ca、Sr及Ba中的至少一者，A是Ga、Al、In、La及Y中的至少一者。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的背光灯，其中所述铕活化硫化物磷光体具有通用组合物及晶体结构SrGa2S4:Eu。
4.根据任一前述权利要求所述的背光灯，其进一步包括定位在所述激发源的远程处的波长转换层，其中所述波长转换层包括所述红色光致发光材料及所述铕活化硫化物磷光体中的至少一者。
5.根据权利要求4所述的背光灯，其中所述铕活化硫化物磷光体经定位在所述波长转换层中。
6.根据权利要求4或权利要求5所述的背光灯，其中所述波长转换层包括所述红色光致发光材料及所述铕活化硫化物磷光体。
7.根据任一前述权利要求所述的背光灯，其中所述红色光致发光材料包括锰活化氟化物磷光体。
8.根据权利要求7所述的背光灯，其中所述锰活化氟化物磷光体包括组合物K2SiF6:Mn4+的锰活化六氟硅酸钾磷光体。
9.根据权利要求7所述的背光灯，其中所述锰活化氟化物磷光体包括组合物K2GeF6:Mn4+的锰活化六氟锗酸钾磷光体。
10.根据任一前述权利要求所述的背光灯，其中所述红色光致发光材料经定位在包括所述激发源的发光装置中。
11.根据任一前述权利要求所述的背光灯，其中所述背光灯具有包含NTSC RGB色彩空间标准的至少95％色域的发射光谱。
12.根据任一前述权利要求所述的背光灯，其中所述背光灯具有包含DCI-P3 RGB色彩空间标准的至少100％色域的发射光谱。
13.根据权利要求4到12中任一权利要求所述的背光灯，其进一步包括光导，其中所述激发源经配置以将光耦合到所述光导的至少一个边缘中且其中所述波长转换层经安置在所述光导的表面的相邻处。
14.根据权利要求4到13中任一权利要求所述的背光灯，其进一步包括亮度增强膜且其中所述波长转换层经安置在所述亮度增强膜的相邻处。
15.根据权利要求14所述的背光灯，其中所述波长转换层与所述亮度增强膜直接接触。
16.根据权利要求4到15中任一权利要求所述的背光灯，其中所述波长转换层包括光散射材料的粒子。
17.根据权利要求16所述的背光灯，其中所述光散射材料粒子选自由以下项组成的群组：氧化锌(ZnO)；二氧化硅(SiO2)；二氧化钛(TiO2)；氧化镁(MgO)；硫酸钡(BaSO4)；氧化铝(Al2O3)及其组合。
18.一种显示器背光灯，其包括：
发光装置，其包括用于生成具有445nm到465nm的范围内的主发射波长的蓝色激发光的激发源及具有610nm到650nm的范围内的峰值发射波长的红色光致发光材料；及
波长转换层，其经定位在所述发光装置的远程处；所述波长转换层包括具有525nm到545nm的范围内的峰值发射波长的绿色光致发光材料。
19.根据权利要求18所述的背光灯，其中所述铕活化硫化物磷光体具有通用组合物及晶体结构MA2S4:Eu，其中M是Mg、Ca、Sr及Ba中的至少一者，A是Ga、Al、In、La及Y中的至少一者。
20.根据权利要求18或19所述的背光灯，其中所述红色光致发光材料包括锰活化氟化物磷光体。
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