CN113867045A - 光源以及包括光源的背光单元和液晶显示器 - Google Patents

光源以及包括光源的背光单元和液晶显示器 Download PDF

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康玄雅
金龙郁
元那渊
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Abstract

本公开提供了光源以及包括光源的背光单元和液晶显示器。光源包括发射光的发光元件和将从发光元件发射的光转变为白光并发射该白光的光转换层，其中光转换层包括树脂以及与树脂混合的量子点材料，白光的彩色区的红色顶点在色坐标中位于0.65<Cx<0.69和0.29<Cy<0.3370的区域中，白光的彩色区的绿色顶点在色坐标中位于0.17<Cx<0.31和0.61<Cy<0.70的区域中。

Description

光源以及包括光源的背光单元和液晶显示器
本申请是申请日为2015年12月7日、申请号为201510887861.0、发明名称为“光源以及包括光源的背光单元和液晶显示器”的专利申请的分案申请。
技术领域
本公开涉及一种光源以及包括该光源的背光单元和液晶显示器(LCD)。
背景技术
液晶显示器(LCD)通常包括背光单元作为光源。背光单元包括发光元件。至于背光单元的发光元件，通常使用冷阴极荧光灯(CCFL)，但是近来已经广泛使用发光二极管。
利用半导体的发光二极管具有长的寿命，能够减小尺寸，并耗费少量能源而且不包括汞，因此具有环境友好特性，因而作为可替代常规发光元件的下一代发光元件已经引起关注。
发明内容
发光二极管被用作用于背光的发光元件，并扩展液晶显示器(LCD)可表现的彩色区，但是仍表现参照sRGB或者Adobe RGB的一定范围的彩色区。因此，期望能够参照数字电影推进联盟(DCI)标准表现足够的彩色区的液晶显示器(LCD)或者用于这样的LCD的光源。
因此，本发明的一个实施方式提供能够表现大于或等于DCI标准的特定区域的彩色区的LCD及其光源。
根据一实施方式，一种光源包括发射光的发光元件和将从发光元件发射的光转变为白光并发射白光的光转换层，其中光转换层包括树脂以及与树脂混合的量子点材料，该白光包括具有在从约518纳米(nm)至约550nm的峰值波长和小于约90nm的半高宽(FWHM)的绿光成份以及具有在大于或等于约620nm的区域中的峰值波长的红光成份。
在一实施方式中，一种光源包括发射光的发光元件和将从发光元件发射的光转变为白光并发射该白光的光转换层，其中光转换层包括树脂以及与树脂混合的量子点材料，白光的彩色区的红色顶点在色坐标中位于0.65<Cx<0.69和0.29<Cy<0.33的区域中，白光的彩色区的绿色顶点在色坐标中位于0.17<Cx<0.31和0.61<Cy<0.70的区域中。
在一实施方式中，一种背光单元包括发射光的发光元件和将从发光元件发射的光转变为白光并发射该白光的光转换层，其中光转换层包括树脂以及与树脂混合的量子点材料，白光的彩色区的红色顶点在色坐标中位于0.65<Cx<0.69和0.29<Cy<0.33的区域中，白光的彩色区的绿色顶点在色坐标中位于0.17<Cx<0.31和0.61<Cy<0.70的区域中。
在一实施方式中，一种LCD包括：液晶面板，包括多个滤色器；以及背光单元，包括发射光的发光元件和光转换层，光转换层将从发光元件发射的光转变为白光并将该白光供应到液晶面板，其中在白光穿过滤色器之后，白光的彩色区的红色顶点在色坐标中位于0.65<Cx<0.69和0.29<Cy<0.33的区域中，在白光穿过滤色器之后，白光的彩色区的绿色顶点在色坐标中位于0.17<Cx<0.31和0.61<Cy<0.70的区域中。
附图说明
从以下结合附图对本发明的实施方式的详细描述，本发明的这些和/或其它的特征将变得明显并更易于理解，附图中：
图1是示出根据本发明的液晶显示器(LCD)的实施方式的截面图；
图2至图4是示出根据本发明的侧入式背光单元的实施方式的截面图；
图5至图7是示出根据本发明的发光元件的实施方式的截面图；
图8和图9是示出根据本发明的直下式背光单元的实施方式的截面图；
图10是示出当绿光成份的峰值位置偏移时由光源支持的彩色区在色坐标中如何偏移的图形，该光源发射包括绿光成份的白光，该绿光成份具有39纳米(nm)的半高宽(FWHM)；
图11是示出在几个实验示例中由白光光源支持的彩色区在色坐标中的图形，该彩色区通过改变具有48nm的FWHM的绿光成份的峰值位置而偏移；
图12是示出当绿光成份的峰值位置偏移时由光源支持的彩色区的红色顶点(redapex)在色坐标中如何偏移的图形，该光源发射包括绿光成份的白光，该绿光成份具有39nm的FWHM；
图13是示出当绿光成份的峰值位置偏移时由光源支持的彩色区的绿色顶点(green apex)在色坐标中如何偏移的图形，该光源发射包括绿光成份的白光，该绿光成份具有39nm的FWHM；
图14是示出当绿光成份的峰值位置偏移时由光源支持的彩色区的蓝色顶点(blueapex)在色坐标中如何偏移的图形，该光源发射包括绿光成份的白光，该绿光成份具有39nm的FWHM；
图15是示出当绿光成份的峰值位置偏移时由光源支持的彩色区的红色顶点在色坐标中如何偏移的图形，该光源发射包括绿光成份的白光，该绿光成份具有48nm的FWHM；
图16是示出当绿光成份的峰值位置偏移时由光源支持的彩色区的绿色顶点在色坐标中如何偏移的图形，该光源发射包括绿光成份的白光，该绿光成份具有48nm的FWHM；
图17是示出当绿光成份的峰值位置偏移时由光源支持的彩色区的蓝色顶点在色坐标中如何偏移的图形，该光源发射包括绿光成份的白光，该绿光成份具有48nm的FWHM；
图18是示出当绿光成份的峰值位置偏移时由光源支持的彩色区的红色顶点在色坐标中如何偏移的图形，该光源发射包括绿光成份的白光，该绿光成份具有54nm的FWHM；
图19是示出当绿光成份的峰值位置偏移时由光源支持的彩色区的绿色顶点在色坐标中如何偏移的图形，该光源发射包括绿光成份的白光，该绿光成份具有54nm的FWHM；
图20是示出当绿光成份的峰值位置偏移时由光源支持的彩色区的蓝色顶点在色坐标中如何偏移的图形，该光源发射包括绿光成份的白光，该绿光成份具有54nm的FWHM；
图21是示出由背光单元(或光源)发射的白光根据红光成份的峰值位置的亮度变化的图形；以及
图22是将由根据本发明的背光单元的实施方式发射的白光的光谱与该白光在穿过滤色器之后的光谱比较的图形。
具体实施方式
将下文将参照附图更充分地描述本发明，附图中示出了本发明的示范实施方式。如本领域技术人员将认识到的，所描述的实施方式可以以各种不同的方式修改，而都没有背离本发明的精神或范围。
为了便于描述，这里可以使用空间关系术语诸如“在...之下”、“在...下面”、“下”、“上面”、“上”等来描述一个元件或特征与另一个(些)元件或特征的如附图所示的关系。将理解，空间关系术语旨在涵盖除附图所示的取向之外器件在使用或操作中的不同的取向。例如，在示范性实施方式中，如果附图中的器件被翻转，被描述为“在”其他元件或特征“下面”或“之下”的元件将取向为在其他元件或特征“之上”。因此，示范性术语“在...下面”能够涵盖之上和之下两种取向。器件可以被不同地定向(旋转90度或在其他的取向)，这里使用的空间关系描述符被相应地解释。
这里使用的术语仅是为了描述特定实施方式的目的，而不旨在限制本发明。如这里所用的，单数形式“一”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文另外清楚地指示。还将理解，术语“包括”和/或“包含”，当在本说明书中使用时，指定所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组的存在或添加。
考虑到有疑问的测量和与特定量的测量相关的误差(即，测量系统的限制)，如这里所用的“约”或“大致”包括所述值在内，并表示在本领域普通技术人员所确定的对于特定值的可接受的偏差范围内。例如，“约”可以表示在一个或多个标准偏差内，或者在所述值的±30％、20％、10％、5％内。
除非另外限定，否则这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。还将理解，术语，诸如在通用词典中限定的那些术语，应当被解释为具有与它们在相关技术的语境中的含义一致的含义，而不应被解释为理想化或过度形式化的含义，除非这里明确地如此限定。
这里参照截面图描述了示范性实施方式，该截面图是理想化实施方式的示意图。因而，由例如制造技术和/或公差引起的图示形状的偏离是可能发生的。因此，这里描述的实施方式不应被解释为限于这里示出的区域的特定形状，而是包括由例如制造引起的形状的偏差。例如，示出或描述为平坦的区域通常可以具有粗糙的和/或非线性的特征。此外，示出的锐角可以被圆化。因此，附图中示出的区域在本质上是示意性的，它们的形状并非要示出区域的精确形状，不旨在限制本权利要求书的范围。
在附图中，为了清晰，层、膜、面板、区域等的厚度被夸大。在整个说明书中，相同的附图标记始终表示相同的元件。将理解，当一元件诸如层、膜、区域或基板被称为“在”另一元件“上”时，它可以直接在该另一元件“上”，或者也可以存在插入元件。相反，当一元件被称为“直接在”另一元件“上”时，不存在插入元件。
在下文，将参照附图详细描述本发明的实施方式。
图1是示出根据本发明的液晶显示器(LCD)的实施方式的截面图。
根据本发明的LCD的实施方式包括：液晶面板100；一对偏振膜，例如上偏振膜32和下偏振膜31，分别设置在液晶面板100之上和之下(例如，在液晶面板100的相反的表面上)；在液晶面板100的表面上的补偿膜，例如多个补偿膜41和42，分别设置在液晶面板100之下和之上；以及背光单元500。补偿膜可以仅设置在液晶面板100的上表面和下表面之一上，其数目可以是一个或者大于一个。
液晶面板100包括下面板10和上面板20以及插设在下面板10和上面板20之间的液晶层30。下面板10可以包括透明基板11、设置在透明基板11上的薄膜晶体管13以及连接到薄膜晶体管13的像素电极12。在一个实施方式中，例如，薄膜晶体管13可以通过薄膜工艺形成在透明基板11上，并切换(switch)对像素电极12的电压施加。上面板20可以包括透明基板21、设置在透明基板21上的黑矩阵22和滤色器23、设置在黑矩阵22和滤色器23上或者覆盖黑矩阵22和滤色器23的平坦化层24、以及设置在平坦化层24上或者覆盖平坦化层24的公共电极25。像素电极12在对应于每个滤色器23的位置单独地(separately)设置或者提供。
背光单元500包括发光元件和光转换层，该发光元件发射蓝光或者紫外(UV)光线，该光转换层包括量子点材料从而该光转换层将蓝光或者UV光线转换为白光。背光单元500可以用作向液晶面板100供应光的光源。
由背光单元500供应的光通过下偏振膜31(例如，在穿过下偏振膜31之后)变为线偏振光，线偏振光的相位通过液晶层30被选择性地改变。穿过液晶层30的光通过滤色器23被过滤为红光、绿光和蓝光，并到达上偏振膜32，但是红光、绿光和蓝光根据其在液晶层30中的相位变化程度而以彼此不同的光量穿过上偏振膜32。穿过上偏振膜32的光量可以通过调节施加到每个像素电极12的电压来控制，因此穿过上偏振膜32的每个红光、绿光和蓝光的量可以被独立地控制。LCD可以通过这样的过程显示彩色图像。这里，由LCD显示的彩色区根据由背光单元500供给的白光光源中包括的红色、绿色和蓝色成份的色纯度来确定。由于经由滤色器23过滤背光单元500供给的白光而提取的红光、绿光和蓝光用于显示图像，所以当包括在白光中的红光、绿光和蓝光具有高的色纯度时，LCD可以显示各种颜色并因此在色坐标中表现大的彩色区。
根据本发明的LCD的实施方式可以显示三角形彩色区(例如，CIE 1931 xy色度图中的三角形彩色区)，其中，在色坐标中，红色顶点位于0.65<Cx<0.69和0.29<Cy<0.33的区域中，绿色顶点位于0.17<Cx<0.31和0.61<Cy<0.70的区域中，蓝色顶点位于0.12<Cx<0.18和0.04<Cy<0.09的区域中。这里，色坐标可以是CIE 1931 xy色度图的坐标。这里，Cx和Cy可以分别是CIE 1931 xy色度图中的x轴和y轴的值。由背光单元500供给的白光包括具有能够表现以上限定的三角形彩色区的色纯度的红色、绿色和蓝色成份。以上限定的三角形彩色区可以通过如下来限定或者绘出：使背光单元500供给的白光穿过红色滤色器以提取红色成份、使该白光穿过绿色滤色器以提取绿色成份以及使该白光穿过蓝色滤色器以提取蓝色成份，然后连接色坐标中对应于每个彩色成份的每个顶点。当背光单元500与液晶面板100结合以制造LCD时，液晶面板100中的滤色器23用于测量每种颜色的光谱。在实施方式中，红色光谱可以通过导通LCD的红色像素但是关断其余的像素而获得，绿色光谱可以通过导通LCD的绿色像素但是关断其余的像素而获得，蓝色光谱可以通过导通LCD的蓝色像素但是关断其余的像素而获得。在可选的实施方式中，色坐标中每种彩色成份的位置可以通过用分光镜测量由背光单元500发射的白光的光谱并利用该光谱的峰值和半高宽(FWHM)来计算。
这里，蓝色成份一般由蓝光发光二极管发射并由蓝光发光二极管的特性确定并且可以没有变化的空间。因此，这里可以仅考虑红色成份和绿色成份的特性。
根据本发明的LCD的实施方式可以在CIE 1931 xy色度图中显示三角形彩色区，其中，在色坐标中，红色顶点位于0.6611<Cx<0.6821和0.3092<Cy<0.3220的区域中，绿色顶点位于0.1768<Cx<0.3061和0.6190<Cy<0.6615的区域中，蓝色顶点位于0.1429<Cx<0.1525和0.0463<Cy<0.0885的区域中。此三角形彩色区对应于表现大于或等于约80％的数字电影推进联盟(digital cinema initiative，DCI)标准的彩色区。由背光单元500供给的白光包括具有能够表现以上限定的三角形彩色区的色纯度的红色、绿色和蓝色成份。在这样的实施方式中，由背光单元500发射的白光可以包括具有在从约518纳米(nm)至约550nm的范围中的峰值波长和小于约90nm的FWHM的绿光成份以及具有大于或等于约620nm的峰值波长的红光成份。在实施方式中，当红光成份具有小于或等于约50nm的FWHM或者小于或等于约640nm的峰值波长时，背光可以具有提高的显示亮度。
根据本发明的LCD的实施方式可以在CIE 1931 xy色度图中显示三角形彩色区，其中，在色坐标中，红色顶点位于0.6747<Cx<0.6789和0.3097<Cy<0.3127的区域中，绿色顶点位于0.2352<Cx<0.2611和0.6420<Cy<0.6578的区域中，蓝色顶点位于0.1494<Cx<0.1512和0.0575<Cy<0.0657的区域中。这样的三角形彩色区是表现大于或等于约90％的DCI标准的彩色区。由背光单元500发射的白光包括具有能够表现以上限定的三角形彩色区的色纯度的红色、绿色和蓝色成份。在这样的实施方式中，由背光单元500发射的白光可以包括具有在从约534nm至约540nm的范围中的峰值波长和小于约50nm的FWHM的绿光成份以及具有大于或等于约620nm的峰值波长的红光成份。在实施方式中，当红光成份具有小于或等于约50nm的FWHM或者小于或等于约640nm的峰值波长时，显示亮度可以提高。
在下文，将更详细地描述LCD的背光单元500的实施方式。
图2至图4是示出根据本发明的侧入式背光单元的实施方式的截面图。
参照图2，背光单元的实施方式包括楔型光导1、设置在光导1上的光扩散板2、设置在光导1的一侧的发光元件5、以及插设在光导1和发光元件5之间的光转换层例如多个转换层3和4。
光导1是透明的楔型四边形板，其从一侧到相反侧逐渐变薄并将线性光(linelight)转换为面光(surface light)。扩散板2散射从光导1发射的面光并由此均匀地展开该面光。发光元件5可以是线性地布置(例如，沿着单条线布置)的多个蓝光发光二极管。光转换层3和4包括量子点材料，因此接收从蓝光发光二极管发射的蓝光并将其一部分转换为绿光和红光以发射白光。例如，光转换层3和4可以分别包括红色量子点材料和绿色量子点材料，且红色量子点材料和绿色量子点材料中的每种包括InP或者InZnP核以及包括ZnSe和ZnS的混合物的涂层。在一实施方式中，光转换层3和4可以与蓝光发光二极管分开地限定，也就是，光转换层3和4可以与蓝光发光二极管分开地形成而不作为其元件构成发光元件5。光转换层可以包括彼此分离或者间隔开的两个光转换层3和4，使得两个光转换层3和4中的一个可以将蓝光转换为绿光并且两个光转换层3和4中的另一个可以将蓝光转换为红光，或者两个光转换层3和4的每个可以包括将蓝光转换为绿光的量子点以及将蓝光转换为红光的量子点。在可选的实施方式中，两个光转换层3和4附接到彼此或者一体地形成为单个整体的不可分的单元，并可以限定包括将蓝光转换为绿光的量子点和将蓝光转换为红光的量子点的单个光转换层。光转换层3和4可以包括通过将量子点材料与树脂混合而形成的膜，并可以包括散射体诸如硅石等或者辅助成份以提高光学性能。量子点材料可以包括纳米晶体等，其包括从以下选择的至少一种：Si基纳米晶体、基于II-IV族的化合物半导体纳米晶体、基于III-V族的化合物半导体纳米晶体、基于IV-IV族的化合物半导体纳米晶体及其混合物。基于II-IV族的化合物半导体纳米晶体可以包括CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、HgS、HgSe、HgTe、CdSeS、CdSeTe、CdSTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnSTe、HgSeS、HgSeTe、HgSTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、CdHgS、CdHgSe、CdHgTe、HgZnS、HgZnSe、HgZnTe、CdZnSeS、CdZnSeTe、CdZnSTe、CdHgSeS、CdHgSeTe、CdHgSTe、HgZnSeS、HgZnSeTe和HgZnSTe，基于III-V族的化合物半导体纳米晶体可以包括GaN、GaP、GaAs、AlN、AlP、AlAs、InN、InP、InZnP、InAs、GaNP、GaNAs、GaPAs、AlNP、AlNAs、AlPAs、InNP、InNAs、InPAs、GaAlNP、GaAlNAs、GaAlPAs、GaInNP、GaInNAs、GaInPAs、InAlNP、InAlNAs和InAlPAs，基于IV-IV族的化合物半导体纳米晶体可以包括SbTe。量子点材料可以以小于或等于基于光转换层3和4的总重量的约5重量百分比(wt％)的量被包括。树脂可以包括硅树脂、环氧树脂、丙烯酸脂等。散射体可以包括ZnO、Al2O3、ZrO等，并可以以基于光转换层3和4的总重量的约10wt％的量被包括。
参照图3，背光单元的可选实施方式包括楔型光导1、设置在光导1上的光扩散板2、设置在光导1的一侧的发光元件5以及插设在光导1和扩散板2之间的光转换层例如多个光转换层3'和4'。在这样的实施方式中，将蓝光转换为白光的光转换层3'和4'设置在光导1和扩散板2之间，如图3所示。光转换层3'和4'可以设置在扩散板2上。图3所示的光转换层3'和4'的结构、成份和量子点材料可以与图2所示的光转换层3和4的结构、成份和量子点材料相同，将省略对其的任何重复的详细说明。
参照图4，背光单元的另一可选实施方式可以包括具有均匀厚度并具有透明四边形板形的光导1'、设置在光导1'上的光扩散板2以及设置在光导1'的多侧(例如，相反两侧)上的发光元件5'。
在实施方式中，发光元件5'包括发射蓝光的蓝光发射芯片以及覆盖蓝光发射芯片并包括将蓝光转换为绿光和红光的量子点的光转换层。因此，发光元件5'发射白光。
在这样的实施方式中，发射白光的发光元件5'可以仅设置在光导1的一侧，如图2和图3所示。在这样的实施方式中，在使用发射白光的发光元件5'的情况下，光转换层3、4、3'和4'可以被省略。
后面将更详细地描述发射白光的发光元件5'。
图5至图7是示出根据本发明的发光元件的实施方式的截面图。
参照图5，发光元件(例如，白光发光元件)的实施方式包括发射蓝光的发光二极管芯片51以及覆盖发光二极管芯片51的光转换层52。光转换层52可以通过将量子点材料54(用于将蓝光转换为绿光)和量子点材料56(用于将蓝光转换为红光)与树脂混合并施加该混合物而形成，并可以包括散射体诸如硅石等或者辅助成份以提高光学性能。量子点材料可以包括纳米晶体等，其包括从以下选择的至少一种：Si基纳米晶体、基于II-IV族的化合物半导体纳米晶体、基于III-V族的化合物半导体纳米晶体、基于IV-IV族的化合物半导体纳米晶体及其混合物。基于II-IV族的化合物半导体纳米晶体可以包括CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、HgS、HgSe、HgTe、CdSeS、CdSeTe、CdSTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnSTe、HgSeS、HgSeTe、HgSTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、CdHgS、CdHgSe、CdHgTe、HgZnS、HgZnSe、HgZnTe、CdZnSeS、CdZnSeTe、CdZnSTe、CdHgSeS、CdHgSeTe、CdHgSTe、HgZnSeS、HgZnSeTe和HgZnSTe，基于III-V族的化合物半导体纳米晶体可以包括GaN、GaP、GaAs、AlN、AlP、AlAs、InN、InP、InZnP、InAs、GaNP、GaNAs、GaPAs、AlNP、AlNAs、AlPAs、InNP、InNAs、InPAs、GaAlNP、GaAlNAs、GaAlPAs、GaInNP、GaInNAs、GaInPAs、InAlNP、InAlNAs和InAlPAs，基于IV-IV族的化合物半导体纳米晶体可以包括SbTe。量子点材料可以以小于或等于基于光转换层52的总重量的约5wt％的量被包括。树脂可以包括硅树脂、环氧树脂、丙烯酸脂等。散射体可以包括ZnO、Al2O3、ZrO等，并可以以基于光转换层52的总重量的约10wt％的量被包括。
参照图6，发光元件(例如，白光发光元件)的可选实施方式包括发射蓝光的发光二极管芯片51以及覆盖发光二极管芯片51的光转换层52。光转换层52可以通过将量子点材料54(用于将蓝光转换为绿光)和量子点材料56(用于将蓝光转换为红光)与树脂混合并施加该混合物而形成，并可以包括散射体诸如硅石等或者辅助成份以提高光学性能。在这样的实施方式中的量子点材料和散射体可以与图5所示的实施方式中的基本上相同。在图6所示的这样的实施方式中，首先施加将蓝光转换为绿光的量子点材料54，然后施加将蓝光转换为红光的量子点材料56，从而形成彼此不同的层。在这样的实施方式中，可以首先施加将蓝光转换为红光的量子点材料56，然后可以施加将蓝光转换为绿光的量子点材料54。
参照图7，在白光发光元件的另一可选实施方式中，将蓝光转换为绿光的量子点膜53和将蓝光转换为红光的量子点膜57可以设置在发光二极管芯片51上以形成光转换层。将蓝光转换为绿光的量子点膜53和将蓝光转换为红光的量子点膜57的位置可以彼此互换，并可以形成为包括将蓝光转换为红光的量子点材料和将蓝光转换为绿光的量子点材料的单个膜。在这样的实施方式中的量子点膜53和57的结构、成份和量子点材料可以与图2所示的光转换层3和4的结构、成份和量子点材料相同。
在实施方式中，背光单元可以是直下式(direct-type)。图8和图9是根据本发明的直下式背光单元的实施方式的截面图。
参照图8，在直下式背光单元的实施方式中，多个蓝光发光元件5在基板9(诸如，印刷电路板(PCB)等)上以预定间隔排列，将蓝光转换为白光的光转换层3'和4'设置在发光元件5上。在这样的实施方式中，扩散板2可以设置在光转换层3'和4'上。在这样的实施方式中，两个光转换层3'和4'可以彼此分离使得两个光转换层3'和4'中的一个可以将蓝光转换为绿光而两个光转换层3'和4'中的另一个可以将蓝光转换为红光，或者两个光转换层3'和4'的每个可以包括将蓝光转换为绿光的量子点以及将蓝光转换为红光的量子点。在可选的实施方式中，两个光转换层3'和4'附接到彼此以一体地形成为单个整体的不可分的单元，并可以限定包括将蓝光转换为绿光的量子点和将蓝光转换为红光的量子点的单个光转换层。光转换层3'和4'可以通过将量子点材料与树脂混合而形成，并可以包括散射体诸如硅石等或者辅助成份以提高光学性能。量子点材料或者散射体与上述实施方式中的那些相同，将省略对其的任何重复的详细说明。
参照图9，在直下式背光单元的可选实施方式中，多个白光发光元件5'在基板9(诸如，PCB等)上以预定间隔排列，扩散板2设置在发光元件5'上。在这样的实施方式中，白光发光元件5'与参照图5至图7的上述实施方式的那些基本上相同。
在实施方式中，上述的背光单元的白光包括具有色纯度的红色、绿色和蓝色成份，LCD可以通过这些红色、绿色和蓝色成份而显示接近、大于或者等于DCI标准的约80％的彩色区。将参照色坐标更详细地描述由该LCD显示的这样的彩色区。
图10是示出当绿光成份的峰值位置偏移时由光源支持的彩色区在色坐标中如何偏移的现象的图形，该光源发射包括具有39nm的FWHM的绿光成份的白光，图11是示出根据几个实验的由白光光源支持的彩色区的图形，该彩色区通过改变具有48nm的FWHM的绿光成份的峰值位置而在色坐标中偏移。这里，“由光源支持的彩色区”可以表示由包括该光源的LCD显示的彩色区。在图10和图11中，双点划线(two dashed lined)三角形表示DCI标准彩色区。
表1示出其中图10和图11所示的每个彩色区与DCI标准彩色区交叠的面积与DCI标准彩色区的面积的比率作为每个彩色区相对于DCI标准彩色区的面积比(在下文，将被称为“DCI彩色区比率”)。表1示出通过改变发光元件中的绿色量子点材料而获得的数据，该发光元件使用发射具有449nm的峰值位置和18nm的FWHM的蓝光的发光二极管并使用红色量子点材料，该红色量子点材料从该发光二极管接收蓝光并将该蓝光改变为具有631nm的峰值位置和48nm的FWHM的红光成份。
(表1)
Figure BDA0003252479960000121
参照表1，DCI彩色区比率根据绿光成份的峰值位置和FWHM而变化。参照图10和图11，当绿光成份的峰值位置朝向高波长偏移时所显示的彩色区在特定方向上偏移。
现在，将基于实验数据更详细地描述由根据本发明的背光单元的实施方式发射的白光的特性。
图12是示出当具有39nm的FWHM的绿光成份的峰值位置偏移时由光源支持的彩色区中的红色顶点在色坐标中如何偏移的图形，该光源发射包括绿光成份的白光，图13是示出当具有39nm的FWHM的绿光成份的峰值位置偏移时由光源支持的彩色区中的绿色顶点在色坐标中如何偏移的图形，该光源发射包括绿光成份的白光，图14是示出当具有39nm的FWHM的绿光成份的峰值位置偏移时由光源支持的彩色区中的蓝色顶点在色坐标中如何偏移的图形，该光源发射包括绿光成份的白光。在图12至图14中，双点划线表示DCI标准彩色区。
参照图12，当绿光成份的峰值位置朝向高波长偏移时，彩色区的红色顶点在左上方向上偏移。也就是，红色顶点的x值减小而其y值增大。
参照图13，当绿光成份的峰值位置朝向高波长偏移时，彩色区的绿色顶点在向右方向上偏移。也就是，绿色顶点的x值增大而其y值增大然后减小。
参照图14，当绿光成份的峰值位置朝向高波长偏移时，彩色区的蓝色顶点在右下方向上偏移。也就是，蓝色顶点的x值增大而其y值减小。
表2是示出通过包括图12至图14所示的每个彩色区并偏移绿光成份的峰值位置而获得的19个DCI彩色区比率的数据。表2是通过改变发光元件中的绿色量子点材料而获得的数据，该发光元件包括发射具有约449nm的峰值位置和约18nm的FWHM的蓝光的发光二极管以及接收该蓝光且将该蓝光改变为具有约631nm的峰值位置和约48nm至约49nm的FWHM的红光成份的红色量子点材料。发光元件的绿光成份具有在从约39nm至约40nm的范围内的FWHM。图12至图14所示的彩色区在下面的表2中标记为#1、#2、#4、#6、#8、#10、#12、#14、#16、#18和#19。
(表2)
Figure BDA0003252479960000131
Figure BDA0003252479960000141
参照表2，当具有在从约39nm至约40nm的范围内的FWHM的绿光成份具有在约518nm至约550nm的范围内的峰值位置时，来自发光器件的光的DCI彩色区比率变得大于或等于约80％，当绿光成份具有在约534nm至约540nm的范围内的峰值位置时，来自发光器件的光的DCI彩色区比率变得大于或等于约90％。
表3提供表2的19个彩色区数据中的红色、绿色和蓝色顶点的色坐标。
(表3)
Figure BDA0003252479960000142
图15是示出当绿光成份的峰值位置偏移时由光源支持的彩色区的红色顶点在色坐标中如何偏移的图形，该光源发射包括绿光成份的白光，该绿光成份具有48nm的FWHM，图16是示出当绿光成份的峰值位置偏移时由光源支持的彩色区的绿色顶点在色坐标中如何偏移的图形，该光源发射包括绿光成份的白光，该绿光成份具有48nm的FWHM，图17是示出当绿光成份的峰值位置偏移时由光源支持的彩色区的蓝色顶点在色坐标中如何偏移的图形，该光源发射包括绿光成份的白光，该绿光成份具有48nm的FWHM。在图15至图17中，双点划线表示DCI标准彩色区。
参照图15，当绿光成份的峰值位置朝向高波长偏移时，彩色区的红色顶点在左上方向上偏移。也就是，红色顶点的x值减小而其y值增大。
参照图16，当绿光成份的峰值位置朝向高波长偏移时，彩色区的绿色顶点在向右方向上偏移。也就是，绿色顶点的x值增大而其y值增大然后减小。
参照图17，当绿光成份的峰值位置朝向高波长偏移时，彩色区的蓝色顶点在右下方向上偏移。也就是，蓝色顶点的x值增大而其y值减小。
表4示出通过包括图15至图17中的每个彩色区并使绿光成份的峰值位置偏移而获得的19个DCI彩色区比率数据。表4示出通过改变发光元件中的绿色量子点材料而获得的数据，该发光元件包括发射具有约449nm的峰值位置和18nm的FWHM的蓝光的发光二极管以及接收该蓝光且将该蓝光改变为具有约631nm的峰值位置和约49nm的FWHM的红光成份的红色量子点材料。发光元件的绿光成份具有在48nm至49nm的范围内的FWHM。图15至图17所示的彩色区在下面的表2中标记为#1、#2、#4、#6、#8、#10、#12、#14、#16、#18和#19。
(表4)
Figure BDA0003252479960000151
Figure BDA0003252479960000161
参照表4，当具有48nm至49nm的FWHM的绿光成份具有在518nm至550nm的范围内的峰值位置时，来自发光元件的光的DCI彩色区比率变得大于或等于约80％，当峰值位置在536nm至538nm的范围内时，来自发光元件的光的DCI彩色区比率变得大于或等于90％。
表5提供表4的19个彩色区数据中的红色、绿色和蓝色顶点的色坐标。
(表5)
Figure BDA0003252479960000171
图18示出当绿光成份的峰值位置偏移时由光源支持的彩色区的红色顶点在色坐标中如何偏移，该光源发射包括绿光成份的白光，该绿光成份具有54nm的FWHM，图19示出当绿光成份的峰值位置偏移时由光源支持的彩色区的绿色顶点在色坐标中如何偏移，该光源发射包括绿光成份的白光，该绿光成份具有54nm的FWHM，图20示出当绿光成份的峰值位置偏移时由光源支持的彩色区的蓝色顶点在色坐标中如何偏移，该光源发射包括绿光成份的白光，该绿光成份具有54nm的FWHM。
参照图18，当绿光成份的峰值位置朝向高波长偏移时，彩色区的红色顶点在左上方向上偏移。也就是，红色顶点的x值减小而其y值增大。
参照图19，当绿光成份的峰值位置朝向高波长偏移时，彩色区的绿色顶点在向右方向上偏移。也就是，绿色顶点的x值增大而其y值增大然后减小。
参照图20，当绿光成份的峰值位置朝向高波长偏移时，彩色区的蓝色顶点在右下方向上偏移。也就是，蓝色顶点的x值增大而其y值减小。
表6示出通过包括图18至图20所示的每个彩色区并使绿光成份的峰值位置偏移而获得的19个DCI彩色区比率数据。表6示出通过改变发光元件中的绿色量子点材料而获得的数据，该发光元件包括发射具有449nm的峰值位置和18nm的FWHM的蓝光的发光二极管以及接收该蓝光且将该蓝光改变为具有631nm的峰值位置和49nm的FWHM的红光成份的红色量子点材料。绿光成份具有在从52nm至54nm的范围内的FWHM。图18至图20所示的彩色区在下面的表6中被标记为#1、#2、#4、#6、#8、#10、#12、#14、#16、#18和#19。
(表6)
Figure BDA0003252479960000181
Figure BDA0003252479960000191
参照表6，当具有在52nm至54nm的范围内的FWHM的绿光成份具有在518nm至548nm的范围内的峰值位置时，来自发光元件的光的DCI彩色区比率变得大于或等于80％。
表7示出表6的19个彩色区数据中的红色、绿色和蓝色顶点的色坐标。
(表7)
Figure BDA0003252479960000192
Figure BDA0003252479960000201
参照表3、表5和表7，当三角形彩色区被显示为在色坐标中具有在0.6611<Cx<0.6821和0.3092<Cy<0.3220的区域中的红色顶点、在0.1768<Cx<0.3061和0.6190<Cy<0.6615的区域中的绿色顶点以及在0.1429<Cx<0.1525和0.0463<Cy<0.0885的区域中的蓝色顶点时，彩色区可以显示大于或等于DCI标准的约80％。因此，根据本发明的背光单元的实施方式可以配置为发射包括红色、绿色和蓝色成份的白光，该红色、绿色和蓝色成份具有能够显示这样的三角形彩色区的色纯度。
在实施方式中，当三角形彩色区被显示为在色坐标中具有在0.6747<Cx<0.6789和0.3097<Cy<0.3127的区域中的红色顶点、在0.2352<Cx<0.2611和0.6420<Cy<0.6578的区域中的绿色顶点以及在0.1494<Cx<0.1512和0.0575<Cy<0.0657的区域中的蓝色顶点时，彩色区可以显示大于或等于DCI标准的约90％。因此，根据本发明的背光单元的实施方式可以配置为发射包括红色、绿色和蓝色成份的白光，该红色、绿色和蓝色成份具有能够显示这样的三角形彩色区的色纯度。
在实施方式中，基于以上数据，当三角形彩色区被显示为在色坐标中具有在0.65<Cx<0.69和0.29<Cy<0.33的区域中的红色顶点、在0.17<Cx<0.31和0.61<Cy<0.70的区域中的绿色顶点以及在0.12<Cx<0.18和0.05<Cy<0.09的区域中的蓝色顶点时，彩色区可以显示大于或等于DCI标准的约75％。因此，根据本发明的背光单元的实施方式可以配置为发射包括红色、绿色和蓝色成份的白光，该红色、绿色和蓝色成份具有能够显示这样的三角形彩色区的色纯度。
表8示出根据各种实验实施方式的通过改变绿光成份的FWHM而获得的由白光光源支持的DCI彩色区比率，该白光光源包括具有538nm的峰值位置的绿光成份。表8示出通过改变发光元件中的绿色量子点材料而获得的数据，该发光元件使用发射具有449nm的峰值位置和18nm的FWHM的蓝光的发光二极管以及接收该蓝光且将该蓝光改变为具有635nm的峰值位置和42nm的FWHM的红光成份的红色量子点材料。
(表8)
Figure BDA0003252479960000211
参照表8，当绿光成份具有小于90nm的FWHM时，来自白光光源的光的DCI彩色区比率变得大于或等于80％。
表9示出根据各种实验实施方式通过改变具有49nm的FWHM的红光成份的峰值位置而获得的由每个白光光源支持的DCI彩色区比率。表9示出通过改变发光元件中的红色量子点材料而获得的数据，该发光元件使用发射具有449nm的峰值位置和18nm的FWHM的蓝光的发光二极管以及接收该蓝光且将该蓝光偏移为具有550nm的峰值位置和38nm的FWHM的绿光成份的绿色量子点材料。
(表9)
Figure BDA0003252479960000212
Figure BDA0003252479960000221
参照表9，当红光成份具有大于或等于620nm的峰值位置时，白光光源的光的DCI彩色区比率变得接近80％。
图21是示出由背光单元(或者光源)发射的白光根据红光成份的峰值位置的亮度变化的图形。
参照图21，当红光成份的峰值位置朝向长波长偏移时，由背光单元(光源)发射的白光的亮度变低。当红光成份具有大于645nm的峰值位置时，亮度降低为小于或等于90％。因此，根据本发明的背光单元(或者光源)的实施方式可以包括具有在从620nm至645nm的范围内的峰值位置的红光成份。
根据本发明的背光单元(或者光源)的实施方式发射包括具有高的色纯度的红光、绿光和蓝光的白光。因此，白光的小的光谱变化可以在穿过滤色器之前和之后发生。
图22是比较从根据本发明的背光单元(或者光源)的实施方式发射的白光的光谱与穿过滤色器之后的白光的光谱的图形。表10示出图22的图形中的绿光成份和红光成份的峰值位置和FWHM。白光光谱通过利用分光镜而获得，在白光穿过滤色器之后的光谱通过结合穿过绿色滤色器的白光的绿色成份的光谱、穿过红色滤色器的白光的红色成份的光谱以及穿过蓝色滤色器的白光的蓝色成份的光谱而获得。这里，滤色器是用于一般的电视或者监视器的滤色器。当通过将背光单元与液晶面板结合以构造LCD来测量光谱时，可以使用液晶面板中的滤色器使得通过导通LCD的红色像素并关断其其余的像素来获得红色光谱，通过导通LCD的绿色像素并关断其其余的像素来获得绿色光谱，并通过导通LCD的蓝色像素并关断其其余的像素来获得蓝色光谱。
(表10)
穿过滤色器之前 穿过滤色器之后
绿色峰值(nm) 537 536
绿色FWHM(nm) 41 40
红色峰值(nm) 629 628
红色FWHM(nm) 52 50
参照图22和表10，从背光单元(或者光源)的实施方式发射的白光的绿光成份和红光成份表现出1nm的峰值位置变化因此在穿过滤色器之前和之后几乎没有峰值位置变化以及1nm和2nm的FWHM的每个变化，也就是小于或等于2nm。在这样的实施方式中，背光单元(或者光源)通过利用量子点材料而将蓝光改变为绿光和红光并因此产生白光。
用于背光单元(或者光源)的实施方式中的光转换层可以包括散射体以及量子点材料。散射体可以包括ZnO、Al2O3、ZrO等中的至少一个，并可以提高亮度。表11示出根据散射体类型的亮度和白色色坐标变化。散射体可以以小于或等于基于光转换层的整个重量的10wt％的量被包括。
(表11)
Figure BDA0003252479960000231
参照表11，当ZnO被用作散射体时，可以获得最大的亮度提高。
表12示出当ZnO被用作散射体时的亮度和白色色坐标变化。
(表12)
Figure BDA0003252479960000232
参照表12，可以通过控制散射体的量来调节从背光单元发射的白光的亮度和白色色坐标。
表13示出根据白色色坐标的白光的色温变化。白色色坐标可以通过调节散射体以及红色和绿色量子点材料当中的比率(例如，在表13中提供的范围内的比率)而获得。
(表13)
Cx Cy 色温变化(K)
0.303 0.319 7179
0.303 0.339 6931
0.313 0.329 6488
0.323 0.339 5933
0.323 0.319 5998
0.26 0.28 13689
0.26 0.3 11626
0.27 0.29 11152
0.28 0.3 9468
0.28 0.28 10618
参照表13，白光的色温可以在约5900开尔文(K)至约14000K的范围内。
虽然已经结合目前被认为是可实现的示范性实施方式描述了本发明，但是将理解，本发明不限于所公开的实施方式，而是相反，旨在涵盖包括在权利要求书的精神和范围内的各种修改和等同布置。
本申请要求于2014年12月29日提交的韩国专利申请No.10-2014-0192265的优先权以及由此产生的所有权益，其内容通过引用整体结合于此。

Claims (36)

1.一种显示器件，包括：
发射蓝光的发光元件，
包含树脂、量子点材料以及与所述树脂混合的散射体的层，所述量子点材料能够将从所述发光元件发射的光转换成白光、绿光或红光，以及
滤色器，以及
其中，所述散射体以小于或等于基于所述层的总重量的10wt％的量存在，以及
其中，所述显示器件发射穿过所述滤色器之后的光，所述显示器件显示在色坐标中位于0.65<Cx<0.69和0.29<Cy<0.33的区域中的彩色区的红色顶点、在所述色坐标中位于0.17<Cx<0.31和0.61<Cy<0.70的区域中的彩色区的绿色顶点、以及在所述色坐标中位于0.12<Cx<0.18和0.04<Cy<0.09的区域中的彩色区的蓝色顶点。
2.根据权利要求1所述的显示器件，其中，穿过所述滤色器之后的光包括具有518nm至550nm的峰值波长的绿光成分。
3.根据权利要求2所述的显示器件，其中，所述绿光成分具有小于90nm的半高宽。
4.根据权利要求2所述的显示器件，其中，所述绿光成分具有534nm至540nm的峰值波长。
5.根据权利要求2所述的显示器件，其中，所述绿光成分具有小于39nm的半高宽。
6.根据权利要求1所述的显示器件，其中，穿过所述滤色器之后的光包括具有620nm至640nm的峰值波长的红光成分。
7.根据权利要求6所述的显示器件，其中，所述红光成分具有小于约50nm的半高宽。
8.根据权利要求1所述的显示器件，其中，所述层的所述量子点材料的量小于或等于基于所述层的所述总重量的5wt％。
9.根据权利要求1所述的显示器件，其中，所述散射体包括ZnO、Al2O3和ZrO中的至少一种。
10.根据权利要求1所述的显示器件，其中，所述显示器件显示数字电影推进联盟标准的等于或大于90％的彩色区。
11.根据权利要求1所述的显示器件，其中所述量子点材料包括：
InP或InZnP核；和
包含ZnSe、ZnS或其组合的涂层。
12.根据权利要求1所述的显示器件，所述滤色器包括绿色滤色器、红色滤色器、蓝色滤色器或其组合。
13.根据权利要求2所述的显示器件，其中，所述光的所述绿光成分在所述光穿过滤色器之前和之后具有小于或等于2nm的半高宽差。
14.根据权利要求6所述的显示器件，其中，所述光的所述红光成分在所述光穿过滤色器之前和之后具有小于或等于2nm的半高宽差。
15.根据权利要求1所述的显示器件，其中，所述光的彩色区的红色顶点在色坐标中位于0.6747<Cx<0.6789和0.3097<Cy<0.3127的区域中。
16.根据权利要求1所述的显示器件，其中，所述光的彩色区的绿色顶点在色坐标中位于0.2352<Cx<0.2611和0.6420<Cy<0.6578的区域中。
17.根据权利要求1所述的显示器件，其中，所述光的彩色区的蓝色顶点在色坐标中位于0.1494<Cx<0.1512和0.0575<Cy<0.0657的区域中。
18.根据权利要求1所述的显示器件，其中，所述光的彩色区的红色顶点在色坐标中位于0.6611<Cx<0.6821和0.3092<Cy<0.3220的区域中。
19.根据权利要求1所述的显示器件，其中，所述光的彩色区的绿色顶点在色坐标中位于0.1768<Cx<0.3061和0.6190<Cy<0.6615的区域中。
20.根据权利要求1所述的显示器件，其中，所述光的彩色区的蓝色顶点在色坐标中位于0.1429<Cx<0.1525和0.0463<Cy<0.0885的区域中。
21.一种显示器件，包括：
发射蓝光的发光元件，
包含树脂、量子点材料以及与所述树脂混合的散射体的层，所述量子点材料能够将从所述发光元件发射的光转换成白光、绿光或红光，以及
滤色器，以及
其中所述显示器件发射穿过所述滤色器之后的光，其中所述光包括具有518nm至550nm的峰值波长和小于90nm的半高宽的绿光成分。
22.根据权利要求21所述的显示器件，其中，所述显示器件显示数字电影推进联盟标准的等于或大于90％的彩色区。
23.根据权利要求21所述的显示器件，其中，所述显示器件显示在色坐标中位于0.17<Cx<0.31和0.61<Cy<0.70的区域中的彩色区的绿色顶点。
24.根据权利要求21所述的显示器件，其中，所述显示器件显示在色坐标中位于0.1768<Cx<0.3061和0.6190<Cy<0.6615的区域中的彩色区的绿色顶点。
25.根据权利要求21所述的显示器件，其中，所述显示器件显示在色坐标中位于0.2352<Cx<0.2611和0.6420<Cy<0.6578的区域中的彩色区的绿色顶点。
26.根据权利要求21所述的显示器件，其中，所述绿光成分具有534nm至540nm的峰值波长。
27.根据权利要求21所述的显示器件，其中，所述绿光成分具有小于39nm的半高宽。
28.根据权利要求21所述的显示器件，其中，所述光的绿光成分在所述光穿过滤色器之前和之后具有小于或等于2nm的半高宽差。
29.根据权利要求21所述的显示器件，其中，所述散射体以小于或等于基于所述层的总重量的10wt％的量存在。
30.一种显示器件，包括：
发射蓝光的发光元件，
包含树脂、量子点材料以及与所述树脂混合的散射体的层，所述量子点材料能够将从所述发光元件发射的光转换成白光、绿光或红光，以及
滤色器，以及
其中所述显示器件发射穿过所述滤色器之后的光，其中所述光包括具有620nm至640nm的峰值波长和小于50nm的半高宽的红光成分。
31.根据权利要求30所述的显示器件，其中，所述显示器件显示数字电影推进联盟标准的等于或大于90％的彩色区。
32.根据权利要求30所述的显示器件，其中，所述显示器件显示在色坐标中位于0.65<Cx<0.69和0.29<Cy<0.33的区域中的彩色区的红色顶点。
33.根据权利要求30所述的显示器件，其中，所述显示器件显示在色坐标中位于0.6611<Cx<0.6821和0.3092<Cy<0.3220的区域中的彩色区的红色顶点。
34.根据权利要求30所述的显示器件，其中，所述显示器件显示在色坐标中位于0.6747<Cx<0.6789和0.3097<Cy<0.3127的区域中的彩色区的红色顶点。
35.根据权利要求30所述的显示器件，其中，所述散射体以小于或等于基于所述层的总重量的10wt％的量存在。
36.根据权利要求30所述的显示器件，其中，所述光的红光成分在所述光穿过滤色器之前和之后具有小于或等于2nm的半高宽差。
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