CN114787700A - 具有扩展的色域覆盖和低蓝光发射的显示器 - Google Patents

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J·E·墨菲
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Abstract

显示器，其包括红色子像素、绿色子像素、蓝色子像素和包括深青色子像素或饱和绿色像素的第四子像素以及LED光源。还提供了包括含U6+的荧光体的液晶显示装置。显示器的应用包括电视、移动电话和计算机显示器。

Description

具有扩展的色域覆盖和低蓝光发射的显示器
背景技术
本文描述的主题一般性涉及显示器，并且更具体地涉及具有扩展的色域覆盖和减少的蓝光发射的彩色显示器。
许多显示装置或显示器(例如电视、个人计算机和台式计算机显示器)使用液晶显示器(LCD)面板和发光二极管(LED)背光单元(BLU)来为显示装置提供白光。LED是使用pn结二极管的显示技术，当通过电致发光激活时发光。LED背光单元可以基于蓝色LED与绿色和红色荧光体的组合。来自LED BLU的白光被导向LCD面板。为了产生彩色图像或彩色显示，LCD面板通常使用三色滤色器，以发射在三原色红色、绿色和蓝色的范围内的光(统称为RGB或RGB滤色器)。
显示装置的标准继续推进到更高的色域。用于超高清电视(UHDTV)的UHD联盟(超高清)标准要求显示器接受REC2020色域的输入，但是为了得到认证，显示器必须只能够再现90%或更多的DCI-P3颜色。目前许多显示器不能再现严格的REC2020要求。
众所周知，长期暴露于紫外(UV)光破坏昼夜节律，并且可能对人的皮肤和眼睛造成损害，特别是，眼睛对于近眼显示器(例如计算机显示器、电话和AR/VR显示器)是关注的。来自于2020年8月1日的用于显示装置的Eyesafe®标准的2020指南要求与在400-500 nm的范围内的光的比率相比在415-455 nm的范围内的光必须小于50%。
为了减少蓝光，市场上的当前解决方案将屏幕的色点转移到更暖的白色色点，但是仅减少蓝光偏移了RGB比率并且影响显示图像质量输出。例如，将屏幕的色点移位到较暖的白色色点，使得屏幕看起来为黄色/红色，并且导致较低的整体色域。
发明内容
在一个方面，提供了显示器。所述显示器包括红色子像素、绿色子像素、蓝色子像素和包含深青色子像素或饱和绿色子像素的第四子像素以及LED光源。
在另一方面，提供了用于产生彩色图像的显示装置。所述显示装置包含LED背光单元、液晶显示面板和像素，所述像素包括四个子像素，所述四个子像素包括红色子像素、绿色子像素、蓝色子像素和深青色子像素或饱和绿色子像素。所述LED背光单元包括光学耦合到含U6+的荧光体和红色荧光体的蓝色LED的组合。
附图说明
当参考附图阅读以下详细描述时，本公开的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解，在附图中，相同的符号在所有图中表示相同的部件，其中：
图1A是滤色器中蓝色和绿色颜料染料的透射图。该图显示相对透射相对于波长(nm)。
图1B是来自图1A中蓝色和绿色重叠的深青色滤色器的透射图。该图显示相对透射相对于波长(nm)。
图2是根据本公开的一个方面的发光二极管背光单元的示意图。
图3是根据本公开的一个方面的照明设备的示意性截面图。
图4是根据本公开的另一个方面的照明设备的示意性截面图。
图5是根据本公开的另一个方面的照明设备的示意性截面图。
图6是根据本公开的一个方面的背光设备的示意性透视图。
图7A说明具有侧光式(direct lit)背光构造的液晶显示器(LCD)。
图7B说明具有直下式(direct lit)背光构造的液晶显示器(LCD)。
图8 说明根据本公开的背光单元或模块。
图9A是以(ccx,ccy)图示的颜色空间，显示本公开的一个方面、对比实施例和颜色标准的色域。
图9B是以(u’,v’)图示的颜色空间，显示本公开的一个方面、对比实施例和颜色标准的色域。
图10A是以(ccx,ccy)图示的颜色空间，显示对比实施例和颜色标准的色域。
图10B是以(u’,v’)图示的颜色空间，显示对比实施例和颜色标准的色域。
图11A是以(ccx,ccy)图示的颜色空间，显示本公开的一个方面和颜色标准的色域。
图11B是以(u’,v’)图示的颜色空间，显示本公开的一个方面和颜色标准的色域。
图12A是以(ccx,ccy)图示的颜色空间，显示本公开的一个方面、对比实施例和颜色标准的色域。
图12B是以(u’,v’)图示的颜色空间，显示本公开的一个方面、对比实施例和颜色标准的色域。
图13A是以(ccx,ccy)图示的颜色空间，显示本公开的一个方面和颜色标准的色域。
图13B是以(u’,v’)图示的颜色空间，显示本公开的一个方面和颜色标准的色域。
图14是示例性含U6+的荧光体的发射光谱。该图显示相对强度相对于波长(nm)。
图15A是以(ccx,ccy)图示的颜色空间，显示本公开的一个方面和颜色标准的色域。
图15B是以(u’,v’)图示的颜色空间，显示本公开的一个方面和颜色标准的色域。
图15C是以(ccx,ccy)图示的颜色空间，显示本公开的一个方面和颜色标准的色域。
图15D是以(u’,v’)图示的颜色空间，显示本公开的一个方面和颜色标准的色域。
图15E是以(ccx,ccy)图示的颜色空间，显示本公开的一个方面和颜色标准的色域。
图15F是以(u’,v’)图示的颜色空间，显示本公开的一个方面和颜色标准的色域。
图16A显示在深青色滤色器中不同蓝色与绿色颜料比率的发射光谱。该图是相对强度相对于波长(nm)。
图16B是以(ccx,ccy)图示的颜色空间，基于在图16A中的蓝色与绿色比率。
图16C是以(u’,v’)图示的颜色空间，基于在图16A中的蓝色与绿色比率。
除非另外指出，否则本文提供的附图意在说明本公开的实施方案的特征。这些特征被认为可应用于包含本公开的一个或多个实施方案的各种系统。因此，附图并不意味着包括本领域普通技术人员已知的实施本文公开的实施方案所需的所有常规特征。
具体实施方式
在以下说明书和权利要求书中，将参考许多术语，其将被定义为具有以下含义。
单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数指代，除非上下文另外清楚地指明。提及“一个实施方案”或“一个方面”不旨在被解释为排除也结合所叙述的特征的另外的实施方案或方面的存在。所有参考文献均通过引用并入本文。
如本文在整个说明书和权利要求书中所用的近似语言可以应用于修饰任何定量表示，所述定量表示可以容许在不导致其相关的基本功能改变的情况下变化。因此，由例如“约”、“基本上”和“大约”的一个或多个术语修饰的值不限于指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可以对应于用于测量该值的仪器的精度。在此以及在整个说明书和权利要求书中，范围限制可以组合和/或互换，这样的范围被鉴定并包括其中包含的所有子范围，除非上下文或语言另有说明。
“任选的”或“任选地”是指随后描述的事件或情况可能发生或可能不发生，或者随后鉴定的材料可能存在或可能不存在，并且该描述包括事件或情况发生或材料存在的情况，以及事件或情况不发生或材料不存在的情况。
式中的方括号指示在荧光体组合物中存在至少一种元素，并且可以存在其两种或更多种的任意组合。例如，式[Ca,Sr,Ba]3MgSi2O8:Eu2+,Mn2+包括Ca、Sr或Ba中的至少一种或Ca、Sr或Ba中的两种或更多种的任意组合。实例包括Ca3MgSi2O8:Eu2+.Mn2+、Sr3MgSi2O8:Eu2+.Mn2+或Ba3MgSi2O8:Eu2+.Mn2+。在冒号“:”后具有活化剂的式指示荧光体组合物掺杂有活化剂。在冒号“:”后显示被“,”隔开的多于一种活化剂的式指示荧光体组合物掺杂有任一种活化剂或两种活化剂。例如，式[Ca,Sr,Ba]3MgSi2O8:Eu2+,Mn2+包括[Ca,Sr,Ba]3MgSi2O8:Eu2+、[Ca,Sr,Ba]3MgSi2O8:Mn2+或[Ca,Sr,Ba]3MgSi2O8:Eu2+和Mn2+。
在一个方面中，提供了显示器。该显示器包括红色子像素、绿色子像素、蓝色子像素和包含深青色子像素或饱和绿色子像素的第四子像素以及LED光源。
显示装置或显示器通过将电信号转换成像素化的多色显示器来从处理器或其它类型的信息管理系统提供信息或图像。一种类型的显示器可以是具有像素阵列的LED (发光二极管)显示器。显示器可以是自发射的，例如具有有机发光二极管层的微型LED或有机发光二极管显示器(OLED)以产生光。液晶显示器(LCD)使用背光，例如来自LED光源和单独的液晶单元。显示应用包括但不限于电视、等离子屏幕、家庭和剧院投影、数码相框、平板电脑、汽车显示器、电子书阅读器、电子词典、数码相机、计算机、笔记本电脑、计算机显示器、电子键盘、蜂窝或常规电话、移动电话、智能电话、平板计算机、游戏装置、具有显示器的其它手持装置和具有屏幕的其它电子装置。这些应用的列表仅仅是示例性的而不是穷举性的。
在一个方面，显示装置包含四色直接转换RGBT LED。在另一方面，显示装置可以在眼睛附近，例如AR/VR应用。
在一个方面，LED光源是发光二极管。在一个实施方案中，LED光源可以是具有颜色转换的微型LED或迷你LED。在一个方面，LED光源可以包括有机发光二极管(OLED)，微型蓝色LED、微型红色LED、微型绿色LED和微型深青色LED或微型饱和绿色LED的阵列，半导体激光二极管(LD)或者LED和LD的混合。此外，应当理解，除非另有说明，否则LED光源可以由另一辐射源替换、补充或增加，并且任何提及半导体、半导体LED或LED芯片仅代表任何适当的辐射源，包括但不限于LD和OLED。
在一个方面，像素包括四个子像素，所述四个子像素包括红色子像素、绿色子像素、蓝色子像素和深青色子像素或饱和绿色子像素。可以通过直接发射或利用滤色器来产生像素。在一个方面，可以由蓝色微型LED、红色微型LED、绿色微型LED和深青色微型LED或饱和绿色微型LED产生像素。在另一方面，可以由包括红色滤色器、绿色滤色器、蓝色滤色器和深青色滤色器或饱和绿色滤色器的四色滤色器产生像素。
在一个实施方案中，红色滤色器允许在红色光谱中的发射。在另一个实施方案中，红色滤色器透射具有590 nm和更长波长的光。在一个方面，蓝色滤色器颜料在约390 nm至约500 nm的范围内透射，并且绿色滤色器颜料在约460 nm至约620 nm的范围内透射。
在一个方面，四色滤色器122具有玻璃基材和用于四个像素中的每一个的着色材料或彩色抗蚀剂。在一个实施方案中，滤色器具有红色抗蚀剂、绿色抗蚀剂、蓝色抗蚀剂以及深青色抗蚀剂或饱和绿色抗蚀剂。常规的滤色器和滤色器颜料以及其它有色材料可以用于制备或获得包含红色子像素部分、绿色子像素部分、蓝色子像素部分和深青色子像素部分或饱和绿色子像素部分的滤色器。
术语深青色包括青色、绿松色、电蓝色、碧绿色和其它蓝绿色。深青色子像素可以通过应用深青色滤色器或深青色LED来产生。深青色滤色器或深青色LED具有在约460 nm至约550 nm的范围内的发射。在另一方面，发射在约470 nm至约525 nm的范围内。在另一个实施方案中，发射在约480 nm至约510 nm的范围内。深青色子像素或青色子像素可以通过将蓝色和绿色滤色器颜料共混在一起并在蓝色和绿色颜料之间的重叠区域中形成第四子像素部分来制成。在一个方面，蓝色滤色器颜料在约390 nm至约500 nm的范围内透射，并且绿色滤色器颜料在约460 nm至约620 nm的范围内透射，并且这些颜料之间的重叠区域在约460 nm至约550 nm的范围内。
图1A提供显示蓝色滤色器颜料和绿色滤色器颜料的波长范围的光谱透射图。蓝色和绿色颜料之间的重叠区域限定在图1B中所示的深青色或青色子像素，显示在约460 nm至约550 nm的范围内的透射。在一个方面中，深青色子像素的色点可以通过四色RGBT滤色器获得。通过改变蓝色与绿色比率可以改变深青色。在一个实施方案中，深青色子像素可以以约1:3至约3:1的量改变蓝色与绿色比率。在另一个实施方案中，蓝色与绿色比率可以是约1:2至约2:1的量。在另一个实施方案中，蓝色与绿色比率可以是1:1的量。这些都是用于产生深青色子像素的共混比率的实例，但是可以改变深青色滤色器的比率和光密度以优化整个显示器。
通过应用饱和绿色滤色器或饱和绿色LED可以产生饱和绿色子像素。饱和绿色滤色器或饱和绿色LED具有在约505 nm至约525 nm的范围内的发射。在另一个实施方案中，发射可以在约510 nm至约525 nm的范围内。饱和绿色滤色器可以通过将蓝色和绿色滤色器颜料共混在一起而制成。
在本公开的一个方面，提供了显示装置。显示装置包含发光二极管(LED)背光单元(BLU)、液晶显示器(LCD)面板和像素，所述像素包括红色子像素、绿色子像素、蓝色子像素和深青色子像素或饱和绿色子像素。LED背光单元包括光学耦合到含U6+的荧光体和红色荧光体的蓝色LED的组合。
显示器或显示装置包含LCD面板，其被配置成显示彩色图像。LCD面板本身不能发光，而是使用LED背光单元来提供白色背光以通过LCD面板。LED使用pn结二极管以在通过电致发光激活时发光。光的颜色对应于根据半导体材料的能带隙的光子的能量。
LED背光单元包括光学耦合到含U6+的荧光体和红色荧光体的蓝色LED的组合。LED发射蓝光，并且红色荧光体和含U6+的荧光体吸收一部分发射的蓝光并分别发射红光和绿光。从红色荧光体和绿色荧光体发射的光与从蓝色LED发射的光混合，并产生白光，该白光通过LCD面板和四色RGBT或RGGB滤色器，以产生彩色显示图像。
在一个方面，蓝色LED可以是基于式IniGajAlkN (其中0<i；0<j；0<k，并且i+j+k=1)的氮化物半导体的发蓝光的LED半导体二极管或发蓝光的GaInN芯片。在一个方面，蓝色LED发射峰波长在约400 nm至约500 nm的范围内的蓝光。在另一方面，蓝色LED的峰发射波长为约440至约460 nm。在另一方面，蓝色LED的峰发射波长为约450至约465 nm。在另一方面，蓝色LED发射峰波长为约444 nm的蓝光。在另一方面，BLU包含多个LED。
在一个方面，发绿光的含U6+的荧光体吸收近紫外或蓝光区(波长范围在约400 nm至470 nm之间)的辐射。U6+离子可以在覆盖整个可见光谱的波长中发射。取决于U6+离子和主晶格的配位，荧光体可以在绿色范围(490 nm至560 nm)内作为FWHM为40 nm至65 nm的宽带发射或在绿色范围(490 nm至560 nm)内作为多峰发射。在一个实施方案中，荧光体具有由五个峰组成的线发射，其中每个峰的FWHM为2 nm至15 nm。在一个实施方案中，线发射可以在约470 nm至约505 nm的范围内。在另一个实施方案中，线发射在约480 nm至约500 nm的范围内。在另一个实施方案中，线发射可以在约485 nm至约505 nm的范围内。在另一个实施方案中，线发射可以在约490 nm至约500 nm的范围内。在另一个实施方案中，线发射可以在约495 nm至约500 nm的范围内。在另一个实施方案中，含U6+的荧光体具有在约505 nm至约530 nm波长范围内的线发射。在另一个实施方案中，线发射可以在约510 nm至约530 nm的范围内。在另一个实施方案中，线发射可以在约515 nm至约525 nm的范围内。在另一个实施方案中，线发射可以在约518 nm至约525 nm的范围内。在另一方面，线发射可以在约520nm至约525 nm的范围内。在另一方面，含U6+的荧光体作为半峰全宽(FWHM)为5 nm或更小的特征线发射。在另一方面，含U6+的荧光体作为FWHM为约2 nm至约5 nm的特征线发射。在另一方面，含U6+的荧光体作为FWHM在约2 nm的特征线发射。发绿光的含U6+的荧光体可以在荧光体化合物的主体内含有U6+或者可以用活化剂离子U6+激活或掺杂。在一个方面，含U6+的荧光体是具有U6+的特征线发射光谱的含U6+的荧光体。在另一方面，含U6+的荧光体包括BaZn2(PO4)2:U6+、BaBPO5:U6+、K3UO2F5、K2(UO2)(SO4)2-2H2O、Cs2(UO2)2(SO4)3、BaZnUO2(PO4)2、BaMgUO2(PO4)2、Ba3(PO4)2(UO2)2P2O7或Sr3P4O13:U6+。
荧光体化合物BaBPO5:U6+和Sr3P4O13:U6+描述于美国公开申请号US2019/0088827。BaZnUO2(PO4)2可以如下制备：通过组合化学计量量的BaCO3、ZnO、UO2和(NH4)2HPO4 (DAP)并充分共混混合物以形成粉末并在500℃下烧制共混物以分解DAP，并在1000-1100℃下烧制共混物以产生组合物。BaMgUO2(PO4)2可以采用类似的方式通过将化学计量量的BaCO3、MgO、UO2和(NH4)2HPO4 (DAP)组合而制备。Ba3(PO4)2(UO2)2P2O7可以采用类似的方式通过将化学计量量的BaCO3、UO2和(NH4)2HPO4 (DAP) 组合而制备。
发绿光的含U6+的荧光体可以与另外的绿色荧光体一起使用。可以使用任何合适的发绿光的荧光体。绿色荧光体的实例公开于美国公开号2019/008827中，其全部内容通过引用并入本文。
在一个方面，另外的绿色荧光体可以在FWHM为25nm至 60nm的宽带中发射。在另一方面，另外的绿色荧光体可以是铈掺杂的钇铝石榴石Ce:YAG或β-SiAlON:Eu2+。在另一方面，另外的发绿光的U6+掺杂的荧光体可以包括：Sr3B2O6:U6+、Ca3B2O6:U6+、Ca10P6O25:U6+、Sr10P6O25:U6+、Sr4AlPO8:U6+、Ba4AlPO8:U6+、Sr2SiO4:U6+、Ca2SiO4:U6+、Sr3Al2O6:U6+、Ca3Al2O6:U6 +、Ca12Al14O33:U6+、Ca2Al2SiO7:U6+、Ca2BO3Cl:U6+、Ca2PO4Cl:U6+、Ca5(PO4)3Cl:U6+、Sr5(BO3)3Cl:U6+、Ca2GeO4:U6+、Sr2GeO4:U6+、Ca3V2O8:U6+、NaCaPO4:U6+、Ca3In2O6:U6+、LiSrBO3:U6+、LiCaBO3:U6+、Sr3Ga2O6:U6+和LiSr4B3O9:U6+绿色硅酸盐和绿色硫化物。
在一个方面，红色荧光体可以是高色域荧光体。在一个方面，发红光的荧光体可以包括Mn4+掺杂的复合氟化物荧光体。在一个方面，Mn4+掺杂的荧光体具有式I：A2(MF6):Mn4+，其中A为Li、Na、K、Rb、Cs或其组合；M为Si、Ge、Sn、Ti、Zr、Al、Ga、In、Sc、Hf、Y、La、Nb、Ta、Bi、Gd或其组合。Mn4+掺杂的荧光体的一些实例包括但不限于：K2(SiF6):Mn4+、Na2SiF6:Mn4+、K2(TiF6):Mn4+、K2(SnF6):Mn4+、Cs2(TiF6):Mn4+、Rb2(TiF6):Mn4+、Cs2(SiF6):Mn4+、Rb2(SiF6):Mn4 +、Na2(TiF6):Mn4+、Na2(ZrF6):Mn4+、K3(ZrF7):Mn4+、K3(BiF7):Mn4+、K3(YF7):Mn4+、K3(LaF7):Mn4 +、K3(GdF7):Mn4+、K3(NbF7):Mn4+和K3(TaF7):Mn4+。在一个方面，红色荧光体是锰掺杂的氟硅酸钾(PFS)。在另一个实施方案中，红色荧光体可以是K2SiF6:Mn4+。在另一方面，红色荧光体可以是铕激活的氧化钇荧光体(Y2O3:Eu3+;YOE)、铕激活的钒酸-磷酸钇(Y[P,V]O4:Eu)或铈和锰激活的钆(CBM)、MFG、红色SiAlON和红色氮化物。
图2显示LED背光单元10或装置的示例性实施方案。LED背光单元10包括LED光源12和包括含U6+的荧光体和红色荧光体的荧光体材料14。LED光源12可以包含发蓝光的LED。在一些实施方案中，LED光源12产生约440 nm至约460 nm的波长范围的蓝光。在LED背光单元10中，包括含U6+的荧光体和红色荧光体的荧光体材料14光学耦合到LED光源12。光学耦合是指来自LED光源12的辐射能够激发荧光体材料14，并且荧光体材料14能够响应于辐射的激发而发光。荧光体材料14可以设置在LED光源12的至少一部分(part)或一部分(portion)上，或者位于远离LED光源12的距离。背光单元和相关的装置描述于美国专利申请公开号US2017/0254943A1中。
荧光体材料14可以以任何形式存在，例如粉末、膜、分散在有机基质中的荧光体、玻璃或复合材料。荧光体材料可以用作层、片、条、芯片上的分散的颗粒或其组合。在一个方面，荧光体材料是安装或设置在LED光源12的表面上的片或条的形式。在一个实施方案中，荧光体材料14可以是玻璃形式。在另一个实施方案中，荧光体材料可以是荧光体轮(在图中未显示)的形式。荧光体轮和相关的装置描述于PCT公开号WO2017/196779。在一个方面中，用荧光体材料涂布或覆盖蓝色LED。在另一方面中，荧光体材料呈粉末形式并且涂布或覆盖蓝色LED。在另一方面，在蓝色LED周围形成荧光体层。在另一方面，每种荧光体在蓝色LED的表面上的单独的层中。在另一方面，在蓝色LED的表面上形成包含荧光体的聚合物复合材料层。
可以用于背光单元的LED光源的实例公开于美国公开号2019/0088827，其全部内容通过引用并入本文。
荧光体材料可以进一步包括一种或多种其它发光材料。在一个实施方案中，发光材料可以是聚芴，例如聚(9,9-二辛基芴)及其共聚物，例如聚(9,9’-二辛基-芴-共-双-N,N’-(4-丁基苯基)二苯胺) (F8-TFB)；聚(乙烯基咔唑)和聚亚苯基亚乙烯基及其衍生物。另外的发光材料(例如蓝色、黄色、红色、橙色或其它有色荧光体)可以用于荧光体材料以定制所得光的白色和产生特定光谱功率分布。用于荧光体材料的合适的另外的荧光体可以包括但不限于：((Sr1-z[Ca,Ba,Mg,Zn]z)1−(x+w)[Li,Na,K,Rb]wCex)3(Al1−ySiy)O4+y+3(x−w)F1−y−3(x−w)，(其中0≤x≤1.10，0≤y≤0.5，0≤0≤z≤0.5，0≤w≤x)；[Ca,Ce]3Sc2S3O12 (CaSiG)；[Sr,Ca,Ba]3Al1−xSixO4+xF1−x:Ce3+(SASOF))；[Ba,Sr,Ca]5(PO4)3[Cl,F,Br,OH]:Eu2+,Mn2+；[Ba,Sr,Ca]BPO5:Eu2+,Mn2+；[Sr,Ca]10(PO4)6*vB2O3:Eu2+ (其中0<v≤1)；Sr2Si3O8*2SrCl2:Eu2+；[Ca,Sr,Ba]3MgSi2O8:Eu2+,Mn2+；BaAl8O13:Eu2+；2SrO*0.84P2O5*0.16B2O3:Eu2+；[Ba,Sr,Ca]MgAl10O17:Eu2+,Mn2+；[Ba,Sr,Ca]Al2O4:Eu2+；[Y,Gd,Lu,Sc,La]BO3:Ce3+,Tb3+；ZnS:Cu+,Cl−；ZnS:Cu+,Al3+；ZnS:Ag+,Cl−；ZnS:Ag+,Al3+；[Ba,Sr,Ca]2Si1−nO4−2n:Eu2+ (其中0≤n≤0.2)；[Ba,Sr,Ca]2[Mg,Zn]Si2O7:Eu2+；[Sr,Ca,Ba][Al,Ga,In]2S4:Eu2+；[Y,Gd,Tb,La,Sm,Pr,Lu]3[Al,Ga]5−aO12−3/2a:Ce3+ (其中(0≤a≤0.5)；[Ca,Sr]8[Mg,Zn](SiO4)4Cl2:Eu2+,Mn2+；Na2Gd2B2O7:Ce3+,Tb3+；[Sr,Ca,Ba,Mg,Zn]2 P2O7:Eu2+,Mn2+；[Gd,Y,Lu,La]2O3:Eu3+,Bi3+；[Gd,Y,Lu,La]2O2S:Eu3+,Bi3+；[Gd,Y,Lu,La]VO4:Eu3+,Bi3+；[Ca,Sr]S:Eu2+,Ce3+；SrY2S4:Eu2+；CaLa2S4:Ce3+；[Ba,Sr,Ca]MgP2O7:Eu2+,Mn2+；[Y,Lu]2WO6:Eu3+,Mo6+；[Ba,Sr,Ca]bSigNm :Eu2+(其中2b+4g=3m)；Ca3(SiO4)Cl2:Eu2+；[Lu,Sc,Y,Tb]2−u−vCev Ca1+uLiwMg2−wPw(Si,Ge)3−wO12−u/2(其中−0.5≤u≤1，0<v≤0.1和0≤w≤0.2)；[Y,Lu,Gd]2−m[Y,Lu,Gd]CamSi4N6+mC1−m:Ce3+，(其中0≤m≤0.5)；掺杂有Eu2+和/或Ce3+的[Lu,Ca,Li,Mg,Y]，α-SiAlON；Sr(LiAl3N4):Eu2+，[Ca,Sr,Ba]SiO2N2:Eu2+,Ce3+；β-SiAlON:Eu2+，3.5MgO*0.5MgF2*GeO2:Mn4+；Ca1−c−fCecEufAl1+cSi1− cN3，(其中0≤c≤0.2，0≤f≤0.2)；Ca1−h−rCehEurAl1−h[Mg,Zn]hSiN3，(其中0≤h≤0.2，0≤r≤0.2)；Ca1≤2s−tCes[Li,Na]sEutAlSiN3，(其中0≤s≤0.2，0≤t≤0.2，s+t>0)；[Sr,Ca]AlSiN3:Eu2+,Ce3+和Li2CaSiO4:Eu2+。此外，发光层可以包括蓝色、黄色、橙色、绿色或红色磷光染料或金属复合物、量子点材料或其组合。适合用作磷光染料的材料包括但不限于三(1-苯基异喹啉)铱(III) (红色染料)、三(2-苯基吡啶)铱(绿色染料)和铱(III) 双(2-(4,6-二氟苯基吡啶合(pyridinato)-N,C2) (蓝色染料)。也可以使用得自ADS (American Dyes Source，Inc.)的可商购获得的荧光和磷光金属复合物。ADS绿色染料包括ADS060GE、ADS061GE、ADS063GE和ADS066GE、ADS078GE和ADS090GE。ADS蓝色染料包括ADS064BE、ADS065BE和ADS070BE。ADS红色染料包括ADS067RE、ADS068RE、ADS069RE、ADS075RE、ADS076RE、ADS067RE和ADS077RE。
荧光体材料中的单个荧光体中的每一个的比率可以根据期望的光输出的特性而变化。可以调节各种荧光体材料中的单个荧光体的相对比例，使得当将它们的发射共混并用在例如照明设备的装置中时，在CIE色度图上产生预定x和y值的可见光。
适用于荧光体材料的其它另外的发光材料可以包括量子点材料。在一个实施方案中，显示器可以包括量子点增强的膜。示例性量子点材料可以是II-VI族化合物、III-V族化合物、IV-IV族化合物、IV族化合物、I-III-VI2族化合物或其组合。II-VI族化合物的实例包括但不限于CdSe、CdTe、CdS、ZnSe、ZnTe、ZnS、HgTe、HgS、HgSe、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、HgZnSTe或其组合。III-V族化合物的实例包括但不限于GaN、GaP、GaAs、AlN、AlP、AlAs、InN、InP、InAs、GaNP、GaNAs、GaPAs、AlNP、AlNAs、AlPAs、InNP、InNAs、InPAs、GaAlNP、GaAlNAs、GaAlPAs、GalnNP、GalnNAs、GalnPAs、InAlNP、InAlNAs、InAlPAs及其组合。IV族化合物的实例包括但不限于Si、Ge、SiC和SiGe。I-III-VI2族黄铜矿型化合物的实例包括但不限于CuInS2、CuInSe2、CuGaS2、CuGaSe2、AgInS2、AgInSe2、AgGaS2、AgGaSe2及其组合。
QD材料可以是核/壳QD，包括核、至少一个涂布在核上的壳和包括一个或多个配体(优选有机聚合物配体)的外涂层。用于制备核-壳QD的示例性材料包括但不限于Si、Ge、Sn、Se、Te、B、C (包括金刚石)、P、Co、Au、BN、BP、BAs、AlN、AlP、AlAs、AlSb、GaN、GaP、GaAs、GaSb、InN、InP、InAs、InSb、AlN、AlP、AlAs、AlSb、GaN、GaP、GaAs、GaSb、ZnO、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、CdSeZn、CdTe、HgS、HgSe、HgTe、BeS、BeSe、BeTe、MgS、MgSe、MnS、MnSe、GeS、GeSe、GeTe、SnS、SnSe、SnTe、PbO、PbS、PbSe、PbTe、CuF、CuCl、CuBr、CuI、Si3N4、Ge3N4、Al2O3、(Al,Ga,In)2(S,Se,Te)3、Al2CO和两种或更多种这样的材料的适当组合。示例性核-壳发光纳米晶体包括但不限于CdSe/ZnS、CdSe/CdS、CdSe/CdS/ZnS、CdSeZn/CdS/ZnS、CdSeZn/ZnS、InP/ZnS、PbSe/PbS、PbSe/PbS、CdTe/CdS和CdTe/ZnS。量子点材料的其它实例包括钙钛矿量子点，例如CsPbX3，其中X为Cl、Br、I或其组合。在一个方面，红色荧光体可以是量子点材料。
图3说明根据一些实施方案的照明设备或灯20。照明设备20包括LED芯片22和电附着于LED芯片22的引线24。引线24可以包含由一个或多个较厚的引线支架26支撑的细线，或者引线24可以包含自支撑的电极，并且可以省略引线支架。引线24向LED芯片22提供电流，并因此引起其发射辐射。
LED芯片22可以封装在封套28内。封套28可以由例如玻璃或塑料形成。LED芯片22可以由封装材料32封闭，封装材料32可以是低温玻璃，或者本领域公知的聚合物或树脂，例如环氧树脂、有机硅、环氧-有机硅、丙烯酸酯或其组合。在备选的实施方案中，照明设备20可以仅包括封装材料32而不包括封套28。封套28和封装材料32两者都应是透明的，以允许光透射通过这些元件。
继续参考图3，如本文所述的荧光体材料的层34设置在LED芯片22的表面21上。层34可以通过任何适当的方法设置，例如使用通过混合有机硅和荧光体材料制备的浆料。在一种这样的方法中，将荧光体材料的颗粒随机悬浮在其中的有机硅浆料放置在LED芯片22周围。该方法仅仅是层34和LED芯片22的可能位置的示例。如说明的，层34可以通过在LED芯片22上涂布和干燥浆料而设置（例如涂布）在LED芯片22的表面21上面或直接涂布在其上。表面21是LED芯片22的发光表面。由LED芯片22发射的光与由层34的荧光体材料发射的光混合以产生期望的发射。
在一些其它实施方案中，如本文所述的荧光体材料散布在封装材料32内，而不是如图3所示的直接设置在LED芯片22上。图4说明包括散布在封装材料32的一部分内的荧光体材料的颗粒36的照明设备30。荧光体材料的颗粒可以散布在封装材料32的整个体积中。由LED芯片22发射的蓝光与由荧光体材料的颗粒36发射的光混合，并且混合的光从照明设备30中透射出去。
在一些其它实施方案中，将如本文所述的荧光体材料的层38涂布到封套28的表面上，如在图5中说明的，显示照明设备40的示例性实施方案，而不是在LED芯片22上方形成(图3)。如所示的，将层38涂布在封套28的内表面29上，但是如果需要，可以将层38涂布在封套28的外表面上。可以将层38涂布在封套28的整个表面上，或者仅涂布在封套28的内表面29的顶部部分上。由LED芯片22发射的UV/蓝光与由层38发射的光混合，并且混合的光透射出去。当然，荧光体材料可以位于任何两个或所有三个位置(如图3-5所示)或任何其它合适的位置，例如与封套28分开或集成到LED芯片22中。
在任何或所有上述构造中，分别在图3、图4或图5中所示的照明设备20、30或40包括背光单元10。照明设备20、30、40也可以包括多个散射颗粒(未显示)，其嵌入封装材料32中。散射颗粒可以包含例如氧化铝、二氧化硅、氧化锆或二氧化钛。散射颗粒有效地散射从LED芯片22发射的定向光，优选地具有可忽略量的吸收。
一些实施方案涉及背光设备50，如在图6中说明的。背光设备50包括表面安装的装置(SMD)型发光二极管，以用于背光或显示器应用。该SMD是“侧发射型”，并在光导构件54的突出部分上具有发光窗口52。SMD封装可以包含如上定义的LED芯片和如本文所述的荧光体材料。在一些实施方案中，SMD封装可以包含如上定义的LED芯片和如本文所述的荧光体材料。
LED背光单元产生白光，该白光通过LCD面板。LCD面板被配置为从LED背光接收白色背光并显示彩色图像。在一个方面中，波导或导光板可以用于将从LED背光发射的光引导到LCD面板。图7A显示具有侧光式背光构造的液晶显示器(LCD)的示例性实施方案。LCD100A包括沿着LCD 100A的一个或多个边缘的LED背光102的阵列、光导面板106和LCD面板120。LCD 100A使用具有控制电子器件的LCD面板120和LED背光102来产生彩色图像。LED背光102包括如前面在图2中描述的背光单元10，并且包括蓝色LED光源12和荧光体材料14。背光102可以是如在图3、4或5中所示的照明设备20、30、40。荧光体材料14可以位于远离LED光源12的距离，如在图8中所示的。
液晶显示面板120包括布置在子像素中的四色滤色器122。滤色器122透射从LED背光单元10入射的具有特定波长的白光的光。滤色器122透射与每个滤色器的颜色对应的波长的光，并吸收其它波长。
LCD面板120包括前偏振器118、后偏振器114、滤色器122、薄膜晶体管126 (TFT)和液晶116，以及电极(未显示)。通常，LCD面板120是不透明的。滤色器122位于液晶116和前偏振器118之间。薄膜晶体管126位于液晶116和后偏振器114之间。每个像素具有用于控制施加到液晶116的电压的相应的晶体管或开关。前偏振器118和后偏振器114可以设置为直角。前偏振器118过滤从LED背光102辐射的光，并且仅透射光的第一偏振方向的光。前偏振器118可以被配置为水平偏振光滤色器或竖直偏振滤色器。后偏振器114是偏振光滤色器，其可以相对于前偏振器118倾斜90度。在一个方面，偏振器可以是玻璃滤色器或基材上的偏振膜。在通过前偏振器118之后，偏振光透射通过液晶116和薄膜晶体管126。液晶116包括多个液晶单元，液晶单元具有棒状聚合物的液晶分子。每个单元包括公共电极和子像素电极。当没有电时，液晶分子扭曲，但是当将电压跨越液晶116施加时，棒状聚合物与电场对齐并且解开，使得电压控制从前偏振器118输出的光。例如，当将电压施加到液晶116时，液晶116旋转，使得存在从前偏振器118输出的光。薄膜晶体管126包括用于打开或关闭液晶116内的每个液晶单元的多个晶体管。每个膜晶体管电连接到液晶116中的每个液晶单元中的子像素电极。液晶116主动地透射或阻挡光，并且被配置为显示图像。四色滤色器122将颜色施加到通过LCD面板120的白光。
来自LED背光102的白光朝向光导面板106行进，通过漫射器膜110和棱镜108以及双亮度增强膜124，其为液晶显示面板120提供均匀光背光。
LED背光102和LCD 100A可以包括在光学堆叠中典型的另外的部件。在一个方面，可以提供漫射器、反射器或玻璃滤色器。在另一方面中，盖玻璃可以覆盖光学堆叠。
图7B说明用于液晶显示器(LCD) 100B的直下式背光构造的示例性实施方案。如所示的，与侧光式构造100A的主要区别包括多个LED背光102的不同布置以及没有光导面板106。LED背光102被布置成直接向由漫射器板112支撑的漫射器膜110提供光。
当由LED背光102产生的白光通过LCD面板120时，四色滤色器122混合并过滤白光，以实现彩色图像或显示。在一个方面中，四色滤色器122具有红色滤色器、绿色滤色器、蓝色滤色器和饱和绿色(SG)滤色器(“RGGB”)，并且示于图7A中。RGGB滤色器产生具有红色子像素、绿色子像素、蓝色子像素和饱和绿色子像素的像素。在另一方面，四色滤色器具有红色滤色器、绿色滤色器、蓝色滤色器和深青色或青色滤色器(“RGBT”)，并且示于图7B中。RGBT滤色器产生具有红色子像素、绿色子像素、蓝色子像素和深青色子像素的像素。RGGB和RGBT滤色器可以用于任何液晶显示器，并且液晶显示器可以包括RGGB滤色器、RGBT滤色器或两者。
图8说明背光单元或模块200的示例性实施方案，其包括如先前在图2中描述的LED光源12、光导面板204、远端荧光体封装206、二向色滤色器210和LCD面板120，如先前在图7A中描述的。背光单元200也可以任选地包括棱镜212和双亮度增强膜214。LED光源12是发蓝光的LED。为了产生均匀的照明，来自LED光源12的蓝光首先通过光导面板204，其漫射蓝光。通常，在LCD面板120和双亮度增强膜(DBEF) 214之间存在空气间隔。双亮度增强膜是反射偏振器膜，其通过重复地反射回任何非偏振光来提高效率，否则非偏振光将被LCD的后偏振器118吸收。双亮度增强膜214放置在LCD面板120后面，其间没有任何其它膜。可以安装双亮度增强膜214，使其透射轴基本上平行于后偏振器118的透射轴。双亮度增强膜214有助于再循环通常将被LCD面板120的后偏振器118吸收的白光220，并因此增加LCD面板120和从LCD面板120发射的光222的亮度。在另一个实施方案中，棱镜212可以被去除或由其它亮度增强部件代替。在另一方面，可以去除双亮度增强膜。
背光单元或模块200包括位于远离LED光源12的距离的远端荧光体封装206。远端荧光体封装206包括荧光体材料，该荧光体材料包括发绿光的含U6+的荧光体208A和红色荧光体208B的颗粒。远端荧光体封装206在初级光源和荧光体材料是分离的元件并且荧光体材料不与初级光源集成为单个元件的意义上是远端的。初级光从初级光源发射并且通过一个或多个外部介质以将LED光源12辐射地耦合到远端荧光体封装206中的荧光体材料。远端荧光体封装206另外包括基质材料，荧光体材料嵌入或以其它方式设置在该基质材料中。合适的基质材料是透明的、不泛黄的，并且与背光单元或模块部件化学和光学相容。在一个方面，基质材料具有低的氧气和湿气渗透性，表现出高的光稳定性和化学稳定性，表现出有利的折射率和粘附性质，以提供气密密封来保护远端荧光体封装206内的荧光体材料。
基质材料的实例包括但不限于环氧树脂、丙烯酸酯、降冰片烯、聚乙烯、聚(乙烯醇缩丁醛):聚(乙酸乙烯酯)、聚脲、聚氨酯；有机硅和有机硅衍生物，包括但不限于氨基有机硅(AMS)、聚苯基甲基硅氧烷、聚苯基烷基硅氧烷、聚二苯基硅氧烷、聚二烷基硅氧烷、倍半硅氧烷、氟化有机硅以及乙烯基和氢化物取代的有机硅；由单体形成的丙烯酸聚合物和共聚物，包括但不限于甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸月桂酯；苯乙烯基聚合物，例如聚苯乙烯、氨基聚苯乙烯(APS)和聚(丙烯腈乙烯苯乙烯) (AES)；与双官能单体交联的聚合物，例如二乙烯基苯；适于交联配体材料的交联剂，与配体胺(例如APS或PEI配体胺)组合以形成环氧聚合物的环氧化物。
本领域技术人员将理解，根据本公开的一个方面的背光单元或模块可以在构造上变化。例如，可以使用直下式构造，类似于在图7B中所示的直接照明构造。
在一个方面，本文所述的显示器利用U6+发射的独特的光谱性质。如先前解释的，U6 +离子可以在覆盖整个可见光谱的波长中发射。U6+的发射波长取决于U6+和主晶格的配位。当U6+峰发射在绿色范围(490 nm至560 nm)时，它可以作为在绿色范围FWHM为40-65 nm的宽带发射，或者作为由在绿色范围(490 nm至560 nm)的五个峰组成的线发射而发射，其中每个峰的FWHM为2-15 nm。在一个方面，光谱峰中的一个可以被隔离以产生第四子像素。在一个实施方案中，第四子像素是深青色子像素，其产生具有减少的蓝色发射的安全的眼睛显示器。在另一个实施方案中，第四子像素是饱和绿色子像素，其产生超高色域显示器。
在一个实施方案中，与LED背光单元一起的四色RGBT或RGGB滤色器扩展显示器的色域。在一个方面，隔离U6+线发射的第一发射峰。将四色RGBT滤色器施加到由LED背光单元产生并且离开LCD面板的白光，并且产生具有扩展的色域的彩色显示器。在一个方面，LED背光单元包含蓝色LED、红色荧光体和含U6+的荧光体。LED背光单元中含U6+的荧光体具有在约470 nm至约505 nm的波长的线发射。在另一个实施方案中，线发射可以在约485 nm至约505nm的范围内。在另一个实施方案中，线发射在约480 nm至约500 nm的范围内。在另一个实施方案中，线发射可以在约490 nm至约500 nm的范围内。在另一个实施方案中，线发射可以在约495 nm至约500 nm的范围内。在另一方面，含U6+的荧光体作为半峰全宽(FWHM)为5 nm或更小的特征线发射。在另一方面，含U6+的荧光体作为FWHM为约2 nm至约5 nm的特征线发射。在另一方面，含U6+的荧光体作为FWHM在约2 nm的特征线发射。RGBT滤色器将光分成红色、蓝色、绿色和深青色的分量，每个分量具有其自己的色点。可以以(ccx,ccy)或(u’,v’)颜色空间图示四个色点。连接每个色点并形成四边形图形，该四边形图形限定显示器的色域或颜色空间。
在深青色滤色器的透射范围内含U6+的荧光体的窄峰发射或线发射导致具有扩展的色域的明确的四边形图形。显示器色域与例如REC2020的色域的限定的颜色空间的重叠表示该特定空间的覆盖百分比。
在一个方面，隔离U6+线发射的第二发射峰。将四色RGGB滤色器施加到由LED背光单元产生并且离开LCD面板的白光，并且产生具有扩展的色域的彩色显示器。在一个方面，LED背光单元包含蓝色LED、红色荧光体和含U6+的荧光体。LED背光单元中含U6+的荧光体具有在约505 nm至约530 nm的波长范围的线发射。在另一个实施方案中，含U6+的荧光体具有在约510 nm至约530 nm的波长范围的线发射。在另一个实施方案中，线发射可以在约515 nm至约525 nm的范围内。在另一个实施方案中，线发射可以在约518 nm至约525 nm的范围内。在另一个实施方案中，线发射可以在约520 nm至约525 nm的范围内。在另一方面，含U6+的荧光体作为半峰全宽(FWHM)为5 nm或更小的特征线发射。在另一方面，含U6+的荧光体作为FWHM为约2 nm至约5 nm的特征线发射。在另一方面，含U6+的荧光体作为FWHM在约2 nm的特征线发射。RGBT滤色器将光分成红色、蓝色、绿色和饱和绿色的分量，每个分量具有其自己的色点。可以以(ccx,ccy)或(u’,v’)颜色空间图示四个色点。通过连接色点形成三角形图形，该三角形图形限定显示器的色域或颜色空间。
在饱和绿色滤色器的透射范围内含U6+的荧光体的窄峰发射或线发射导致高度饱和的绿色色点，这产生具有扩展的超高色域的显示器。显示器色域与例如REC2020的色域的限定的颜色空间的重叠表示该特定空间的覆盖百分比。当将显示器推向更高色域时，显示器的整体强度降低，因为绿点变得远离眼睛灵敏度曲线，通过具有两个绿色子像素，显示器可以容易地从一个颜色空间切换到另一个颜色空间。
在一个方面，隔离U6+线发射的第一发射峰。将四色RGBT滤色器施加到由LED背光单元产生并且离开LCD面板的白光，并且产生具有减少的蓝光的彩色显示器。在一个方面，LED背光单元包含蓝色LED、红色荧光体和含U6+的荧光体。LED背光单元中含U6+的荧光体具有在约470 nm至约505 nm的波长的线发射。在另一个实施方案中，线发射可以在约485 nm至约505 nm的范围内。在另一个实施方案中，线发射在约480 nm至约500 nm的范围内。在另一个实施方案中，线发射可以在约490 nm至约500 nm的范围内。在另一个实施方案中，线发射可以在约495 nm至约500 nm的范围内。在另一方面，含U6+的荧光体作为半峰全宽(FWHM)为5nm或更小的特征线发射。在另一方面，含U6+的荧光体作为FWHM为约2 nm至约5 nm的特征线发射。在另一方面，含U6+的荧光体作为FWHM在约2 nm的特征线发射。RGBT滤色器将光分成红色、蓝色、绿色和深青色的分量，每个分量具有其自己的色点。可以以(ccx,ccy)或(u’,v’)颜色空间图示四个色点。连接每个色点并形成四边形图形，该四边形图形限定显示器的色域或颜色空间。在每个颜色空间内，存在D65白色色点，其是颜色空间的真实白点。
在深青色滤色器的透射范围内含U6+的荧光体的窄峰发射或线发射导致具有扩展的色域的明确的四边形图形。可以在色域的深青色色点和红色点之间画结线。在一个方面，结线低于D65白点。这允许显示到由深青色-红色-绿色三角形产生的色域区域。由于蓝色子像素仅用于显示由蓝色-深青色-红色三角形连接的颜色，减少通过显示器发射的蓝光的量。在深青色色点与红色色点之间的结线低于D65白点的情况下，颜色空间中的大部分颜色可以利用红色子像素、绿色子像素和深青色子像素产生，而不使用蓝色子像素。由于深青色滤色器透射在约460 nm至约550 nm的范围内的波长的光，深青色子像素不包括认为对于人眼不安全的在415 nm至455 nm的范围内的蓝色波长。激活深青色子像素而不是蓝色子像素以产生彩色显示器减少来自显示器的危险的蓝光发射。
在其它方面，可以调节显示器以优化性能，可以调节U6+荧光体的光谱性质，可以调节彩色颜料共混物的比率，并且可以改变彩色滤色器的光密度以优化期望的显示器。
实施例
实施例1
由包括蓝色LED、PFS红色荧光体(K2SiF6:Mn4+)和含U6+的荧光体(BaZn2(PO4)2):U6+的LED背光单元产生白光。在样品U0407 B HG中，将四色滤色器RGGB施加到来自LED背光单元的通过LCD面板的白光。在对比样品U0407 B中，将三色滤色器RGB施加到来自LED背光单元的通过LCD面板的白光。RGGB滤色器将光分成红色、蓝色、绿色和饱和绿色的分量，每个分量具有其自己的色点。四个色点可以以(ccx,ccy)或(u’,v’)颜色空间图示。通过连接色点形成三角形图形，其限定显示器的色域或颜色空间。RGB滤色器将光分成红色、蓝色和绿色的分量，每个分量具有其自己的色点。三个色点可以以(ccx,ccy)或(u’,v’)颜色空间图示。通过连接色点形成三角形图形，其限定显示器的色域或颜色空间。
图9A和9B以(ccx,ccy) (图9A)和(u’,v’) (图9B)提供颜色空间，并且比较由样品U0407 B HG获得的色域与由对比样品U0407 B获得的色域。与通过RGB三色滤色器(U0407B)获得的色域相比，使用四色滤色器的U0407 B HG的色域具有扩展的色域覆盖。图9A和9B还比较了三色RGB滤色器和四色RGGB滤色器的色域与颜色标准(例如sRGB、NTSC (NationalTelevision System Committee)、DCI-P3、REC2020和Adobe RGB)。用四色RGGB滤色器获得的色域证明关于各种颜色标准改进的覆盖。
由包括蓝色LED、PFS红色荧光体(K2SiF6:Mn4+)和含U6+的荧光体(BaZn2(PO4)2):U6+的LED背光单元产生白光。在样品U0407中，将四色滤色器RGGB施加到来自LED背光单元的通过LCD面板的白光。在对比样品U0407 (3)中，将三色滤色器RGB施加到来自LED背光单元的通过LCD面板的白光。RGBT滤色器将光分成红色、蓝色、绿色和深青色的分量，每个分量具有其自己的色点。四个色点可以以(ccx,ccy)或(u’,v’)颜色空间图示。通过连接色点形成四边形图形，其限定显示器的色域或颜色空间。RGB滤色器将光分成红色、蓝色和绿色的分量，每个分量具有其自己的色点。三个色点以(ccx,ccy)和(u’,v’)颜色空间图示。通过连接色点形成三角形图形，其限定显示器的色域或颜色空间。
图10A和10B以(ccx,ccy) (图10A)和(u’,v’) (图10B)提供颜色空间，显示对比样品U0407 (3)的色域和颜色标准(例如sRGB、NTSC (National Television SystemCommittee)、DCI-P3、REC2020和Adobe RGB)。图11A和11B以(ccx,ccy) (图11A)和(u’,v’)(图11B)提供颜色空间，显示使用RGBT四色滤色器获得的色域和颜色标准(例如sRGB、NTSC(National Television System Committee)、DCI-P3、REC2020和Adobe RGB)。当与对比样品U0407 (3)的色域相比时，用四色RGBT滤色器获得的色域具有扩展的色域覆盖和关于各种颜色标准改进的覆盖。
制备BaZn2(PO4)2。在Nalgene瓶中，以0.99:2:2.05:0.01的比率称量BaCO3、ZnO、(NH4)2HPO4 (DAP)和UO2，并球磨两小时。在混合物彻底共混之后，将粉末转移到氧化铝坩埚中并以500℃/5小时/空气烧制以分解DAP。烧制后，将粉末放回Nalgene瓶中，并再球磨另外两小时。然后将粉末混合物放回到氧化铝坩埚中并以1000℃/5小时/空气再烧制。
实施例2
由包括蓝色LED、PFS红色荧光体(K2SiF6:Mn4+)、含U6+的荧光体(K3UO2F5)和β-SiAlON的LED背光单元产生白光。在样品U0607 C+B HG中，将四色滤色器RGGB施加到来自LED背光单元的通过LCD面板的白光。在对比样品U0607 C+B中，将三色滤色器RGB施加到来自LED背光单元的通过LCD面板的白光。RGGB滤色器将光分成红色、蓝色、绿色和饱和绿色的分量，每个分量具有其自己的色点。四个色点可以以(ccx,ccy)或(u’,v’)颜色空间图示。通过连接色点形成三角形图形，其限定显示器的色域或颜色空间。RGB滤色器将光分成红色、蓝色和绿色的分量，每个分量具有其自己的色点。三个色点可以以(ccx,ccy)或(u’,v’)颜色空间图示。通过连接色点形成三角形图形，其限定显示器的色域或颜色空间。
图12A和12B以(ccx,ccy) (图12A)和(u’,v’) (图12B)提供颜色空间，并且比较由样品U0607 C+B HG获得的色域与由对比样品U0607 C+B获得的色域。与通过RGB 三色滤色器获得的色域相比，四色滤色器的色域显示具有扩展的色域覆盖。图12A和12B也比较三色RGB滤色器和四色RGGB滤色器的色域与颜色标准(例如sRGB、NTSC (National TelevisionSystem Committee)、DCI-P3、REC2020和Adobe RGB)。使用另外的绿色荧光体和四色RGGB滤色器获得的色域证明关于各种颜色标准改进的覆盖。
制备K3UO2F5-在烧杯1中，将1g的UO2(NO3)2-6H2O溶解于1ml水中。在烧杯2中，将12g的KF溶解于12ml水中。将烧杯1加入到烧杯2中，并形成K3UO2F5沉淀。将产物过滤、洗涤，然后在干燥箱中于110℃下干燥。
实施例3
在样品U0607 A中，由LED背光单元产生白光。LED背光单元包括蓝色LED、PFS红色荧光体(K2SiF6:Mn4+)和含U6+的荧光体(K3UO2F5)。将四色滤色器RGBT施加到来自LED背光单元的通过LCD面板的白光。RGBT滤色器将光分成红色、蓝色、绿色和深青色的分量，每个分量具有其自己的色点。四个色点可以以(ccx,ccy)或(u’,v’)颜色空间图示。连接每个色点并且形成四边形图形，其限定显示器的色域或颜色空间。在每个颜色空间内，存在D65白色色点，其是颜色空间的真实白点。
图13A和13B以(ccx,ccy) (图13A)和(u’,v’) (图13B)提供颜色空间，并且证明加入深青色像素色点如何用四边形图形限定色域。可以在色域的深青色色点和红色色点之间画出结线700、800。在一个方面，结线700、800低于D65白点。在深青色色点和红色点之间的结线700、800落在低于D65点的情况下，则颜色空间中的大部分颜色可以利用红色子像素、绿色子像素和深青色子像素产生，而不使用蓝色子像素。由于深青色滤色器透射在约460nm至约550 nm的范围内的波长的光，深青色子像素不包括在约460 nm至约550 nm的范围内的蓝色波长，深青色子像素不包括在415 nm至455 nm的范围内的蓝色波长，这些蓝色波长被认为对于人眼是不安全的。激活深青色子像素而不是蓝色子像素以产生彩色显示器减少来自显示器的危险的蓝光发射。
图13A和13B比较通过使用RGBT四色滤色器获得的色域与颜色标准(例如sRGB、NTSC (National Television System Committee)、DCI-P3、REC2020和Adobe RGB)。用四色RGBT滤色器获得的色域具有扩展的色域覆盖范围和关于各种颜色标准的改进的覆盖范围。
实施例4
在一个方面，通过改变含U6+的荧光体的主晶格和将含U6+的荧光体的峰发射从约505 nm调节至约525 nm，可以改变通过四色RGBT滤色器和四色RGGB滤色器获得的色域覆盖。图14显示具有约505 nm至约525 nm的峰发射的一些示例性U6+荧光体(U0407B (BaZn2(PO4)2):U6+、U0607A (K3UO2F5)、U0702B (K2(UO2)(SO4)2-2H2O)和U0720C (Cs2(UO2)2(SO4)3)的光谱。改变色域覆盖的能力允许彩色显示器覆盖不同的颜色空间。图15A和15B以(ccx,ccy) (图15A)和(u’,v’) (图15B)提供示例性样品U0607A的颜色空间。图15C和15D以(ccx,ccy) (图13C)和(u’,v’) (图13D)提供示例性样品U0720B的颜色空间。图15E和15F以(ccx,ccy) (图13E)和(u’,v’) (图13F)提供了示例性样品U0720C的颜色空间。图15A-15F显示通过改变使用RGBT四色滤色器获得的三个色域(U0607A、U0720B和U0720C)的主晶格而改变色域覆盖。
K2UO2(SO4)2-4H2O制备。以2:1的比率将K2SO4、UO2(NO3)2-6H2O溶解于最少量的水中。一旦溶解，通过向溶液中加入乙醇(盐析)形成K2UO2(SO4)2-4H2O。将产物过滤，用乙醇洗涤，然后在干燥烘箱中于110℃下干燥。
Cs2UO2(SO4)3制备。以2:1的比率将Cs2SO4、UO2(NO3)2-6H2O溶解于最少量的水中。一旦溶解，通过向溶液中加入乙醇(盐析)形成Cs2UO2(SO4)3。将产物过滤，用乙醇洗涤，然后在干燥烘箱中于110℃下干燥。
实施例5
在一个方面，通过改变深青色滤色器中的蓝色与绿色比率，可以改变由四色RGBT滤色器获得的深青色子像素的色点。图16A显示具有1:3、1:2、1:1、2:1和3:1的不同蓝色与绿色比率的深青色滤色器，并且使用具有不同蓝色与绿色比率的深青色像素滤色器，以(u’,v’) (图16B)和(ccx,ccy) (图16C)获得颜色空间。如所示的，一些比率具有在色域的深青色色点和红色色点之间画出结线，其低于D65白点。在深青色色点和红色点之间的结线落在低于D65点的情况下，则颜色空间中的大部分颜色可以利用红色子像素、绿色子像素和深青色子像素产生，而不使用蓝色子像素。由于深青色滤色器透射在约460 nm至约550 nm的范围内的波长的光，深青色子像素不包括在约460 nm至约550 nm的范围内的蓝色波长，深青色子像素不包括在415 nm至455 nm的范围内的蓝色波长，这些蓝色波长被认为对于人眼是不安全的。激活深青色子像素而不是蓝色子像素以产生彩色显示器减少来自显示器的危险的蓝光发射。
本书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何结合的方法。本发明的可专利范围由权利要求限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这样的其它示例具有与权利要求的字面语言没有不同的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质差异的等同结构要素，则这样的其它示例旨在处于权利要求的范围内。

Claims (25)

1.显示器，其包含红色子像素、绿色子像素、蓝色子像素和包含深青色子像素或饱和绿色子像素的第四子像素以及LED光源。
2.根据权利要求1所述的显示器，其中所述显示器是液晶显示器，并且所述显示器进一步包含液晶显示面板，并且所述LED光源包含一个或多个LED背光单元，其中所述一个或多个LED背光单元包含光学耦合到含U6+的荧光体和红色荧光体的蓝色LED的组合。
3.根据权利要求2所述的显示器，其中所述含U6+的荧光体和所述红色荧光体设置在所述蓝色LED的至少一部分上或位于远离所述蓝色LED。
4.根据权利要求3所述的显示器，其中所述绿色含U6+的荧光体和所述红色荧光体是膜形式。
5.根据权利要求4所述的显示器，其中所述蓝色LED是迷你LED。
6.根据权利要求2所述的显示器，其中所述含U6+的荧光体具有在约470 nm至约505 nm的波长范围下的峰线发射，具有不超过5 nm的半峰全宽，或者在约505 nm至约525 nm的波长范围下的峰线发射和不超过5 nm的半峰全宽。
7.根据权利要求2所述的显示器，其中所述含U6+的荧光体选自：BaZn2(PO4)2:U6+、BaBPO5:U6+、K3UO2F5、K2(UO2)(SO4)2-2H2O、Cs2(UO2)2(SO4)3、BaZnUO2(PO4)2、BaMgUO2(PO4)2、Ba3(PO4)2(UO2)2P2O7和Sr3P4O13:U6+。
8.根据权利要求2所述的显示器，其中所述红色荧光体包含Mn4+掺杂的复合氟化物。
9.根据权利要求2所述的显示器，其中所述红色荧光体具有式I：A2(MF6):Mn4+，其中A为Li、Na、K、Rb、Cs或其组合；M为Si、Ge、Sn、Ti、Zr、Al、Ga、In、Sc、Hf、Y、La、Nb、Ta、Bi、Gd或其组合。
10.根据权利要求2所述的显示器，其中所述红色荧光体选自：K2(SiF6):Mn4+、K2(TiF6):Mn4+、K2(SnF6):Mn4+、Cs2(TiF6):Mn4+、Rb2(TiF6):Mn4+、Cs2(SiF6):Mn4+、Rb2(SiF6):Mn4+、Na2(SiF6):Mn4+、Na2(TiF6):Mn4+、Na2(ZrF6):Mn4+、K3(ZrF7):Mn4+、K3(BiF6):Mn4+、K3(YF6):Mn4+、K3(LaF6):Mn4+、K3(GdF6):Mn4+、K3(NbF7):Mn4+和K3(TaF7):Mn4+。
11.根据权利要求1所述的显示器，其中所述第四子像素包含深青色子像素并且所述含U6+的荧光体具有在约470 nm至约505 nm的波长范围下的线发射，具有不超过5 nm的半峰全宽。
12.根据权利要求1所述的显示器，其中所述第四子像素包含饱和绿色像素，并且所述含U6+的荧光体具有在约505 nm至约525 nm的波长范围下的线发射，具有不超过5 nm的半峰全宽。
13.用于产生彩色图像的显示装置，所述显示装置包含LED背光单元、液晶显示面板和像素，所述像素包含红色子像素、绿色子像素、蓝色子像素和深青色子像素或饱和绿色子像素，其中所述LED背光单元发射白光并且包含光学耦合到含U6+的荧光体和红色荧光体的蓝色LED的组合。
14.根据权利要求13所述的显示装置，其中所述像素包含深青色子像素并且所述LCD面板包含四色滤色器，所述包含红色滤色器、绿色滤色器、蓝色滤色器和深青色滤色器，以将来自所述LED背光单元的所述白光分别分成红色色点、绿色色点、蓝色色点和深青色色点，所述四个色点限定所述显示器的颜色空间，所述颜色空间具有D65白点，并且其中所述深青色色点与所述红色色点之间的结线低于所述D65白点，其中所述含U6+的荧光体具有在约470nm至约505 nm的波长的线发射和不超过5 nm的半峰全宽。
15.根据权利要求13所述的显示装置，其中所述红色荧光体包含量子点材料。
16.根据权利要求13所述的显示装置，其中所述深青色子像素包含青色、绿松色、电蓝色、碧绿色和其它蓝绿色，并且通过将具有在约460 nm至约550 nm的范围内的发射的深青色滤色器应用于来自所述LED背光单元的所述白光来产生所述深青色子像素。
17.根据权利要求13所述的显示装置，其中通过应用具有在约505 nm至约525 nm的范围内的发射的饱和绿色滤色器来产生所述饱和绿色子像素。
18.电视，其包含权利要求13所述的显示装置。
19.移动电话，其包含权利要求13所述的显示装置。
20.计算机显示器，其包含权利要求13所述的显示装置。
21.根据权利要求1所述的显示器，其中所述LED光源包含红色微型LED、绿色微型LED、蓝色微型LED和深青色微型LED或饱和绿色微型LED。
22.根据权利要求13所述的显示装置，其中所述像素包含饱和绿色子像素。
23.根据权利要求13所述的显示装置，其中所述像素包含深青色子像素。
24.根据权利要求1所述的显示器，其中所述第四子像素包含深青色子像素。
25.根据权利要求1所述的显示器，其中所述第四子像素包含饱和绿色子像素。
CN202080084415.5A 2019-12-09 2020-12-09 具有扩展的色域覆盖和低蓝光发射的显示器 Pending CN114787700A (zh)

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