DE202009016962U1 - Phosphor mixtures - Google Patents
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Abstract
Leuchtstoffmischung enthaltend mindestens einen Silicat-Leuchtstoff der Formel I
w + x + y + z = 2,
und mindestens einen weiteren Leuchtstoff, worin mindestens ein Leuchtstoff grünes und mindestens ein weiterer Leuchtstoff orangefarbenes Licht emittiert.Phosphor mixture containing at least one silicate phosphor of the formula I.
w + x + y + z = 2,
and at least one further phosphor, wherein at least one phosphor emits green and at least one further phosphor orange light.
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft neue Leuchtstoffmischungen enthaltend mindestens einen Silicat-Leuchtstoff. Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung dieser Mischungen in elektronischen und elektrooptischen Vorrichtungen, insbesondere in Leuchtdioden (light emitting diodes – LEDs). Die Erfindung betrifft weiterhin die Leuchtstoffe enthaltende LEDs.The The invention relates to novel phosphor mixtures containing at least a silicate phosphor. The invention further relates to Use of these mixtures in electronic and electro-optical Devices, in particular in light-emitting diodes (LEDs). The invention further relates to the LEDs containing phosphors.
Hintergrund und Stand der TechnikBackground and state of the technology
LEDs gewinnen zunehmend an Bedeutung bei der Verwendung als Hintergrundbeleuchtung in Flüssigkristall-Displays (FK-Displays). Diese neuartigen Lichtquellen weisen gegenüber den herkömmlichen Kaltkathodenfluoreszenzlampen (cold cathode fluorescence lamps – CCFL) mehrere Vorteile auf, wie längere Lebensdauer, potentielle Energieersparnis, Abwesenheit schädlicher Inhaltsstoffe (wie Quecksilber in CCFL).LEDs are becoming increasingly important when used as a backlight in liquid crystal displays (FK displays). This novel Light sources have compared to the conventional ones Cold Cathode Fluorescence Lamps (CCFL) several advantages, such as longer life, potential Energy savings, absence of harmful ingredients (like mercury in CCFL).
In der Vergangenheit wurden Anordnungen aus LEDs, die blaues, grünes und rotes Licht emittieren, als Hintergrundbeleuchtungsquelle für FK-TV-Anwendungen eingesetzt. Dieser Multi-Chip-Ansatz hat jedoch einige Nachteile: es ist ausgesprochen schwierig, drei verschiedene Chipmaterialien zu kombinieren und Einheitlichkeit und Stabilität der Lichtparameter wie Farbpunkt sicherzustellen.In In the past, arrangements of LEDs became blue, green and emit red light as a backlight source for Used for FK-TV applications. However, this multi-chip approach has some Disadvantages: it is extremely difficult to use three different chip materials to combine and uniformity and stability of the light parameters how to ensure color point.
Es wurden daher pcLEDs („phosphor converted LEDs”) als Lichtquellen für die Verwendung als Hintergrundbeleuchtung eingeführt. Diese enthalten üblicherweise einen grünen Leuchtstoff und einen tiefroten Leuchtstoff zusammen mit der blauen Lichtemission eines LED-Chips, die entsprechend den Transmissionsspektren des Farbfilters (Transmissionsbanden im blauen, grünen und roten Bereich des Spektrums) angeglichen sind. Theoretisch ermöglicht ein derartiger Aufbau Farbräume, die viel größer als der übliche sRGB sind. Aufgrund von Engpässen in der Verfügbarkeit geeigneter Qualitäten, besteht noch immer Bedarf an weiteren optimierten Leuchtstoffen und/oder Leuchtstoff-Gemischen mit guten Farbräumen.It were therefore pcLEDs ("phosphor converted LEDs") as light sources for use as backlight introduced. These usually contain one green fluorescent and a deep red fluorescent together with the blue light emission of an LED chip corresponding to the Transmission spectra of the color filter (transmission bands in the blue, green and red region of the spectrum). Theoretically, such a structure allows color spaces, which is much larger than the usual sRGB are. Due to bottlenecks in availability suitable qualities, there is still a need for further optimized ones Phosphors and / or fluorescent mixtures with good color spaces.
Überraschenderweise
wurde nun gefunden, dass sich ein ausreichender Farbraum für
die Anwendung in Hintergrundbeleuchtungen auch durch LEDs erzielen
lässt, die eine Leuchtstoffmischung enthalten,
die
mindestens einen Silicat-Leuchtstoff aus BawSrxCaySiO4:zEu,
worin w + x + y + z = 2, sowie weitere Leuchtstoffe, worin mindestens
ein Leuchtstoff grünes und mindestens ein weiterer Leuchtstoff
orangefarbenes Licht emittiert, enthält.Surprisingly, it has now been found that a sufficient color space for use in backlighting can also be achieved by LEDs which contain a phosphor mixture,
the at least one silicate phosphor of Ba w Sr x Ca y SiO 4 : zEu, wherein w + x + y + z = 2, as well as further phosphors, wherein at least one phosphor green and at least one further phosphor emits orange light contains.
Eine
erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist daher
eine Leuchtstoffmischung enthaltend mindestens einen Silicat-Leuchtstoff
der Formel I,
Ein ausreichender Farbraum bedeutet eine gute Abdeckung des sRGB-Bereiches; d. h. die Abdeckung des Farbraumdreiecks der Hintergrundbeleuchtungsquelle einschließlich Farbfilter im CIE 1931-Chromatizitätsdiagramm, wobei das Dreieck, das die drei sRGB-Farbpunkte nach CIE 1931 umfasst, so groß wie möglich sein sollte. Eine gute Deckung, die für TV-Anwendungen geeignet ist, erzielt man, wenn mehr als 90% des Bereiches, vorzugsweise mehr als 95% des Bereiches abgedeckt sind.One sufficient color space means good coverage of the sRGB area; d. H. the cover of the color space triangle of the backlight source including color filters in the CIE 1931 chromaticity diagram, where the triangle, which includes the three sRGB color points according to CIE 1931, should be as big as possible. A good cover, which is suitable for TV applications, one achieves, if more than 90% of the range, preferably more than 95% of the range are covered.
Orthosilicate
weisen gegenüber Gemischen aus tiefroten Nitriden mehrere
Vorteile auf:
Sie sind viel breiter verfügbar, weniger
kostspielig und sie ermöglichen eine Angleichung ihres
Fluoreszenzbandes in sehr kleinen Schritten durch leichte Änderungen
der Zusammensetzung der Elementarformel (Ca,Sr,Ba)2-xSiO4:Eux. Dies ermöglicht
eine optimierte Anpassung der Transmissionskurven der Farbfilter.Orthosilicates have several advantages over mixtures of deep red nitrides:
They are much wider available, less expensive, and allow their fluorescence band to be aligned in very small steps by making slight changes in the composition of the elemental formula (Ca, Sr, Ba) 2-x SiO 4 : Eu x . This allows optimized adaptation of the transmission curves of the color filters.
Insbesondere wurde überraschenderweise gefunden, dass durch Mischen mehrerer Orthosilicate, z. B. eines grünlichen Typs mit einem gelbem und einem orangefarbenen Typ, die sich ergebende Mischung im Vergleich zu einem einzelnen Orthosilicat-Leuchtstoff eine breitere Bande zeigt. Eine LED mit einer breiteren Emissionsbande ist wichtig, um eine ausreichende Spektralstärke nicht nur im blauen Bereich (durch LED-Chip-Emission) und grünen Bereich (durch Leuchtstoffemission), sondern auch im roten Bereich (durch Leuchtstoffemission) sicherzustellen.Especially was surprisingly found that by mixing several orthosilicates, z. B. of a greenish type with a yellow and an orange type, the resulting mixture a wider one compared to a single orthosilicate phosphor Gang shows. An LED with a broader emission band is important a sufficient spectral power not only in blue Range (through LED chip emission) and green area (through Phosphor emission), but also in the red region (by phosphor emission) sure.
Ausführliche Beschreibung der ErfindungDetailed description the invention
Die
Erfindung betrifft eine Leuchtstoffmischung enthaltend mindestens
einen Silicat-Leuchtstoff der Formel I,
Bevorzugte Ausführungsformen sind dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein weiterer Leuchtstoff gelbes Licht emittiert.preferred Embodiments are characterized in that at least another phosphor emits yellow light.
Vorzugsweise ist der mindestens eine grüne Leuchtstoff ausgewählt aus Silicaten gemäß Formel I, Ce-dotierten Lu-haltigen Granaten, Eu-dotierten Sulfoseleniden, Thiogallaten und/oder Ce- und/oder Eu-dotierten nitridhaltigen Leuchtstoffen und/oder ist der mindestens eine gelbe Leuchtstoff ausgewählt aus Silicaten gemäß Formel I, Ce-dotierten Granaten, Eu- und/oder Ce-dotierten nitridhaltigen Leuchtstoffen und/oder ist der mindestens eine orangefarbene Leuchtstoff ausgewählt aus Silicaten gemäß Formel I, Ce-dotierten Granaten, Eu-dotierten Thiogallaten, Eu-dotierten Sulfoseleniden oder Eu- und/oder Ce-dotierten nitridhaltigen Leuchtstoffen.Preferably the at least one green phosphor is selected from silicates according to formula I, Ce-doped Lu-containing Grenades, Eu-doped sulfoselenides, thiogallates and / or ce- and / or Eu-doped nitride-containing phosphors and / or is the at least one yellow phosphor selected from silicates according to formula I, Ce-doped garnets, Eu- and / or Ce-doped nitride-containing Phosphors and / or is the at least one orange phosphor selected from silicates according to formula I, Ce-doped garnets, Eu-doped thiogallates, Eu-doped ones Sulfoseleniden or Eu- and / or Ce-doped nitride-containing phosphors.
Ganz bevorzugt enthält die Leuchtstoffmischung mindestens zwei unterschiedliche Silicat-Leuchtstoffe der Formel I, worin mindestens ein Silicat-Leuchtstoff grünes und mindestens ein anderer Silicat-Leuchtstoff orangefarbenes Licht emittiert.All Preferably, the phosphor mixture contains at least two different silicate phosphors of the formula I, wherein at least one silicate phosphor green and at least one other Silicate phosphor emitted orange light.
Bevorzugte Leuchtstoffmischungen enthalten mindestens einen dritten Leuchtstoff, der gelbes Licht emittiert, vorzugsweise einen Silicat-Leuchtstoff.preferred Phosphor mixtures contain at least a third phosphor, the yellow light emits, preferably a silicate phosphor.
Eine optimierte sRGB-Deckung lässt sich erzielen, wenn die erfindungsgemäße Leuchtstoffmischung mindestens einen grün emittierenden Leuchtstoff, gegebenenfalls einen oder mehrere gelb emittierende Leuchtstoffe und mindestens einen orangefarben emittierenden Leuchtstoff enthält, worin das Gewichtsverhältnis des/der grünen Leuchtstoffs oder Leuchtstoffe insgesamt, des/der gelben Leuchtstoffs oder Leuchtstoffe insgesamt und orangefarbenen Leuchtstoffs oder Leuchtstoffe insgesamt im Bereich 1,8 bis 4,0:0,0 bis 4,0:0,8 bis 3,0, vorzugsweise im Bereich 1,8 bis 3,0:0,1 bis 3,0:1,0 bis 3,0 und insbesondere bevorzugt im Bereich 1,8 bis 2,5:0,8 bis 1,3:1,8 bis 2,5 liegt.A Optimized sRGB coverage can be achieved when the invention Phosphor mixture at least one green emitting Phosphor, optionally one or more yellow emitting phosphors and contains at least one orange-emitting phosphor, wherein the weight ratio of the green phosphor (s) or total phosphors, of the yellow phosphor or phosphors total and orange phosphors or phosphors in total in the range 1.8 to 4.0: 0.0 to 4.0: 0.8 to 3.0, preferably in Range 1.8 to 3.0: 0.1 to 3.0: 1.0 to 3.0 and especially preferred in the range 1.8 to 2.5: 0.8 to 1.3: 1.8 to 2.5.
Besonders
bevorzugte weitere Leuchtstoffmischungen gemäß der
vorliegenden Erfindung sind eine Leuchtstoffmischung enthaltend
mindestens einen grün emittierenden Leuchtstoff, mindestens
einen gelb emittierenden Leuchtstoff und mindestens einen orangefarben
emittierenden Leuchtstoff, worin mindestens ein Leuchtstoff ein
Silicat-Leuchtstoff der Formel I
und worin
- • der mindestens eine grün emittierende Leuchtstoff ausgewählt ist aus Silicaten gemäß Formel I, Ce-dotierten Lu-haltigen Granaten, Eu-dotierten Sulfoseleniden, Thiogallaten und/oder Ce- und/oder Eu-dotierten Nitriden und/oder
- • der mindestens eine gelb emittierende Leuchtstoff ausgewählt ist aus Silicaten gemäß Formel I, Ce-dotierten Granaten, Eu- und/oder Ce-dotierten Nitriden und/oder
- • der mindestens eine orangefarben emittierende Leuchtstoff ausgewählt ist aus Silicaten gemäß Formel I, Ce-dotierten Granaten, Eu-dotierten Thiogallaten, Eu-dotierten Sulfoseleniden oder Eu- und/oder Ce-dotierten Nitriden
und eine Leuchtstoffmischung enthaltend mindestens drei Silicat-Leuchtstoffe der Formel I
und worin
- • es sich bei dem grün emittierenden Leuchtstoff um Baw1Srx1SiO4: z1 Eu handelt, wobei w1 = 0,80 bis 1,85; x1 = 0,10 bis 1,25 und z1 = 0,05 bis 0,20,
- • es sich bei dem gelb emittierenden Leuchtstoff um Baw2Srx2Cay2SiO4:z2Eu handelt, wobei w2 = 0,10 bis 0,80; x2 = 1,0 bis 1,80; y2 = 0,0 bis 0,2 und z2 = 0,05 bis 0,20,
- • es sich bei dem orangefarben emittierenden Leuchtstoff um Baw3Srx3Cay3SiO4:z3Eu handelt, wobei w3 = 0,03 bis 0,10; x3 = 00,90 bis 1,50; y3 = 0,20 bis 0,80 und z3 = 0,05 bis 0,20.
and in which
- The at least one green-emitting phosphor is selected from silicates according to formula I, Ce-doped Lu-containing garnets, Eu-doped sulfoselenides, thiogallates and / or Ce- and / or Eu-doped nitrides and / or
- The at least one yellow-emitting phosphor is selected from silicates according to formula I, Ce-doped garnets, Eu- and / or Ce-doped nitrides and / or
- The at least one orange-emitting phosphor is selected from silicates according to formula I, Ce-doped garnets, Eu-doped thiogallates, Eu-doped sulfoselenides or Eu and / or Ce-doped nitrides
and a phosphor mixture containing at least three silicate phosphors of the formula I.
and in which
- • If the green emitting phosphor Ba to Sr w1 x1 SiO 4: Eu is z1, where w1 = 0.80 to 1.85; x1 = 0.10 to 1.25 and z1 = 0.05 to 0.20,
- • If the yellow emitting phosphor Ba to Sr w2 x2 y2 Ca SiO 4: z2Eu is, where w2 = 0.10 to 0.80; x2 = 1.0 to 1.80; y2 = 0.0 to 0.2 and z2 = 0.05 to 0.20,
- • If the orange-emitting phosphor Ba to Sr w3 x3 y3 Ca SiO 4: z3Eu is wherein w3 = 0.03 to 0.10; x3 = 00.90 to 1.50; y3 = 0.20 to 0.80 and z3 = 0.05 to 0.20.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer Leuchtstoffmischung, indem man einen ersten Silicat-Leuchtstoff mit einem oder mehreren weiteren Leuchtstoffen mischt.The Invention further relates to a method for producing a Phosphor mixture by adding a first silicate phosphor mixed with one or more other phosphors.
Die
Leuchtstoffe sind gut bekannte Verbindungen und können
nach herkömmlichen Verfahren über Festkörperdiffusionssynthese
oder auch durch nasschemische Verfahren hergestellt werden (siehe
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Lichtquelle, welche einen IndiumAluminiumGalliumNitrid-Halbleiter und mindestens einen Silicat-Leuchtstoff aus BawSrxCaySiO4:zEu, worin w + x + y + z = 2, und mindestens einen weiteren Leuchtstoff enthält, worin mindestens ein Leuchtstoff grünes und mindestens ein weiterer Leuchtstoff orangefarbenes Licht emittiert.Another object of the present invention is a light source comprising a indium aluminum gallium nitride semiconductor and at least one silicate-phosphor is composed of Ba w Sr x Ca y SiO 4: ZEU wherein w contains + x + y + z = 2, and at least one further phosphor wherein at least one phosphor emits green and at least one further fluorescent orange light.
Der IndiumAluminiumGalliumNitrid-Halbleiter weist typischerweise die Formel IniGajAlkN auf, wobei 0 ≤ i, 0 ≤ j, 0 ≤ k und l + j + k = 1.The indium-aluminum gallium nitride semiconductor typically has the formula In i Ga j Al k N, where 0 ≤ i, 0 ≤ j, 0 ≤ k and l + j + k = 1.
Eine bevorzugte Lichtquelle enthält mindestens zwei unterschiedliche Silicat-Leuchtstoffe aus BawSrxCaySiO4:zEu, worin alle Indizes w, x, y und z voneinander unabhängig sind, mit der Bedingung, dass sich innerhalb einer Verbindung die Indizes w, x, y und z zu 2 addieren (w + x + y + z = 2), und worin mindestens ein Silicat-Leuchtstoff grünes und mindestens ein anderer Silicat-Leuchtstoff orangefarbenes Licht emittiert.A preferred light source comprises at least two different silicate phosphors of Ba w Sr x Ca y SiO 4 : zEu, wherein all indices w, x, y and z are independent of each other, with the proviso that within a compound the indices w, x , y and z add to 2 (w + x + y + z = 2), and wherein at least one silicate phosphor emits orange and at least one other silicate phosphor orange light.
Bei der Lichtquelle handelt es sich vorzugsweise um eine Leuchtdiode (LED) oder eine LED-Hintergrundbeleuchtung für Display-Anwendungen mit einer blau emittierenden InGaN-Halbleiterdiode, die zusammen mit entsprechenden Konversionsleuchtstoffen und vorzugsweise weißes oder nahezu weißes Licht emittiert. Diese InGaN-Halleiterdiode weist typischerweise ein Emissionsmaximum zwischen 430 nm und 480 nm auf und zeigt sehr hohe Effizienz und vorzugsweise eine lange Lebensdauer mit nur sehr geringer Abnahme der Effizienz.at the light source is preferably a light emitting diode (LED) or LED backlight for display applications with a blue emitting InGaN semiconductor diode, which together with appropriate conversion phosphors and preferably white or emitted almost white light. This InGaN semiconductor diode typically has an emission maximum between 430 nm and 480 nm and shows very high efficiency and preferably a long one Life with very little decrease in efficiency.
Vorzugsweise enthält die erfindungsgemäße Lichtquelle mindestens einen dritten Leuchtstoff, der gelbes Licht emittiert, vorzugsweise einen Silicat-Leuchtstoff.Preferably contains the light source according to the invention at least one third phosphor emitting yellow light, preferably a silicate phosphor.
Ganz bevorzugt enthält die Lichtquelle mindestens einen grün emittierenden Leuchtstoff, gegebenenfalls einen oder mehrere gelb emittierende Leuchtstoffe und mindestens einen orangefarben emittierenden Leuchtstoff, worin das Gewichtsverhältnis des/der grünen Leuchtstoffs oder Leuchtstoffe insgesamt, des/der gelben Leuchtstoffs oder Leuchtstoffe insgesamt und orangefarbenen Leuchtstoffs oder Leuchtstoffe insgesamt im Bereich 1,8 bis 4,0:0,0 bis 4,0:0,8 bis 3,0, vorzugsweise im Bereich 1,8 bis 3,0:0,1 bis 3,0:1,0 bis 3,0 und insbesondere bevorzugt im Bereich 1,8 bis 2,5:0,8 bis 1,3:1,8 bis 2,5 liegt.All Preferably, the light source contains at least one green emitting phosphor, optionally one or more yellow emitting phosphors and at least one orange emitting phosphor, wherein the weight ratio of the green phosphor (s) or total phosphors, of the yellow phosphor or phosphors total and orange phosphors or phosphors in total in the range 1.8 to 4.0: 0.0 to 4.0: 0.8 to 3.0, preferably in Range 1.8 to 3.0: 0.1 to 3.0: 1.0 to 3.0 and especially preferred in the range 1.8 to 2.5: 0.8 to 1.3: 1.8 to 2.5.
Vorzugsweise ist der mindestens eine grüne Leuchtstoff ausgewählt aus Silicaten gemäß Formel I, Ce-dotierten Lu-haltigen Granaten, Eu-dotierten Sulfoseleniden, Thiogallaten und/oder Ce- und/oder Eu-dotierten nitridhaltigen Leuchtstoffen und/oder ist der mindestens eine gelbe Leuchtstoff ausgewählt aus Silicaten gemäß Formel I, Ce-dotierten Granaten, Eu- und/oder Ce-dotierten nitridhaltigen Leuchtstoffen und/oder ist der mindestens eine orangefarbene Leuchtstoff ausgewählt aus Silicaten gemäß Formel I, Ce-dotierten Granaten, Eu-dotierten Thiogallaten, Eu-dotierten Sulfoseleniden oder Eu- und/oder Ce-dotierten nitridhaltigen Leuchtstoffen.Preferably the at least one green phosphor is selected from silicates according to formula I, Ce-doped Lu-containing Grenades, Eu-doped sulfoselenides, thiogallates and / or ce- and / or Eu-doped nitride-containing phosphors and / or is the at least one yellow phosphor selected from silicates according to formula I, Ce-doped garnets, Eu- and / or Ce-doped nitride-containing Phosphors and / or is the at least one orange phosphor selected from silicates according to formula I, Ce-doped garnets, Eu-doped thiogallates, Eu-doped ones Sulfoseleniden or Eu- and / or Ce-doped nitride-containing phosphors.
Vorzugsweise könnte die Leuchtstoffschicht (Leuchtstoffmischung) direkt auf der Oberfläche des Chips angeordnet sein oder könnte in einem spezifischen Volumen direkt über und/oder um den Chip verteilt sein oder könnte in einer Schicht oder einem Volumen in einem spezifischen Abstand vom Chip angeordnet sein („remote phosphor”).Preferably could the phosphor layer (phosphor mixture) directly be arranged on the surface of the chip or could in a specific volume directly above and / or around the Chip be distributed or could be in a layer or a Volume can be arranged at a specific distance from the chip ("remote phosphorus").
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Hintergrundbeleuchtungssystem mit mindestens einer Lichtquelle gemäß der vorliegenden Erfindung.One Another object of the present invention is a backlight system with at least one light source according to the present invention Invention.
Das erfindungsgemäße Hintergrundbeleuchtungssystem kann beispielsweise ein „Direct-Lit”-Hintergrundbeleuchtungssystem oder ein „Side-Lit”-Hintergrundbeleuchtungssystem, welches einen Lichtleiter und eine Auskoppelstruktur aufweist, sein.The Backlight system according to the invention For example, a "direct-lit" backlight system may be used or a side-lit backlighting system, which has a light guide and a coupling-out, be.
Das Hintergrundbeleuchtungssystem weist eine weiße Lichtquelle auf, die sich meist in einem Gehäuse befindet, welches vorzugsweise auf der Innenseite einen Reflektor aufweist. Das Hintergrundbeleuchtungssystem kann weiterhin mindestens eine Diffusorplatte aufweisen.The Backlight system has a white light source on, which is usually in a housing, which preferably has a reflector on the inside. The backlight system may further comprise at least one diffuser plate.
Zur Erzeugung und Darstellung von farbigen Bildern wird die Flüssigkris talleinheit mit einem Farbfilter versehen. Der Farbfilter enthält mosaikartig gemusterte Pixel, die entweder rotes, grünes oder blaues Licht durchlassen. Der Farbfilter ist vorzugsweise zwischen dem ersten Polarisator und der Flüssigkristallzelle angeordnet.to Generation and display of colored images becomes the liquid crystal unit provided with a color filter. The color filter contains mosaic-like patterned pixels that are either red, green or blue Let light through. The color filter is preferably between the first polarizer and the liquid crystal cell arranged.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin ein Flüssigkristall-Display ausgestattet mit mindestens einem Hintergrundbeleuchtungssystem mit mindestens einer weißen Lichtquelle, welche mindestens eine Halbleiterdiode, vorzugsweise blau emittierend, und mindestens eine Leuchtstoffschicht enthaltend eine Leuchtstoffmischung wie oben definiert enthält.object The present invention is further a liquid crystal display equipped with at least one backlight system with at least one white light source, which at least one Semiconductor diode, preferably emitting blue, and at least one Phosphor layer containing a phosphor mixture as above contains defined.
Ein Flüssigkeitskristall-Display weist üblicherweise eine Flüssigkristalleinheit und ein Hintergrundsbeleuchtungssystem auf. Die Flüssigkristalleinheit umfasst typischerweise einen ersten und einen zweiten Polarisator sowie eine Flüssigkristallzelle, welche zwei transparente Schichten aufweist, die jeweils eine Matrix aus lichtdurchlässigen Elektroden tragen. Zwischen den beiden Substraten ist ein Flüssigkristallmaterial angeordnet. Das Flüssigkristallmaterial enthält z. B. TN (twisted nematic)-Flüssigkristalle, STN (super twisted nematic)-Flüssigkristalle, DSTN (double super twisted nematic)-Flüssigkristalle, FSTN (foil super twisted nematic)-Flüssigkristalle, VAN (vertically alligned)-Flüssigkristalle oder OCB (optically compensated bend)-Flüssigkristalle. Die Flüssigkristallzelle ist sandwichartig von den zwei Polarisatoren, wobei der zweite Polarisator vom Betrachter gesehen werden kann, umschlossen.A liquid crystal display usually has a liquid crystal unit and a backlight system. The liquid crystal unit typically includes first and second poles risator and a liquid crystal cell, which has two transparent layers, each carrying a matrix of light-transmissive electrodes. Between the two substrates, a liquid crystal material is arranged. The liquid crystal material contains z. TN (twisted nematic) liquid crystals, super twisted nematic (STN) liquid crystals, double super twisted nematic (DSTN) liquid crystals, foil super twisted nematic (FSTN) liquid crystals, VAN (vertically alligned) liquid crystals or OCB (optically compensated bend) liquid crystals. The liquid crystal cell is sandwiched by the two polarizers, the second polarizer being seen by the viewer.
Auch für Monitoranwendungen sehr gut geeignet ist die IPS-Technologie (In Plane Switching). Im Gegensatz zum TN-Display befinden sich bei der IPS-Zelle die Elektroden, in deren elektrischem Feld die Flüssigkristallmoleküle geschaltet werden, nur auf einer Seite der Flüssigkristallschicht. Das resultierende elektrische Feld ist inhomogen und in erster Näherung parallel zur Substratoberfläche ausgerichtet. Die Moleküle werden entsprechend in der Substratebene geschaltet („in plane”), was im Vergleich zum TN-Display zu einer deutlich geringeren Blickwinkelabhängigkeit der transmittierten Intensität führt.Also very suitable for monitor applications is the IPS technology (In plane switching). In contrast to the TN display are in the IPS cell, the electrodes, in their electric field the Liquid crystal molecules are switched, only on one side of the liquid crystal layer. The resulting electric field is inhomogeneous and in first approximation parallel aligned to the substrate surface. The molecules become switched accordingly in the substrate plane ("in plan"), What compared to the TN display to a much lower viewing angle dependence the transmitted intensity leads.
Eine weitere, nicht so bekannte Technik für gute optische Eigenschaften über einen weiten Betrachtungswinkel ist die FFS-Technologie und eine Weiterentwicklung hiervon, die AFFS-Technologie („advanced fringe field switching”). Sie hat ein ähnliches Funktionsprinzip wie die (PS-Technologie.A Another, not so well-known technique for good optical properties a wide viewing angle is the FFS technology and one Further development of this, the AFFS technology ("advanced fringe field switching "). It has a similar operating principle like the (PS technology.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine elektronische oder elektrooptische Vorrichtung enthaltend eine oder mehrere Leuchtstoffmischungen wie vor- und nachstehend beschrieben. Ein weiterer Aspekt betrifft die Verwendung der Leuchtstoffmischungen wie vor- und nachstehend beschrieben in einer elektronischen oder elektrooptischen Vorrichtung. Besonders bevorzugte Vorrichtungen sind LEDs für die Anwendung in Hintergrundbeleuchtungen.One Another aspect of the present invention relates to an electronic or electro-optical device containing one or more phosphor mixtures as described above and below. Another aspect concerns the use of the phosphor mixtures as above and below described in an electronic or electro-optical device. Particularly preferred devices are LEDs for use in backlights.
Bei der elektronischen oder elektrooptischen Vorrichtung kann es sich beispielsweise auch um einen organischen Feldeffekttransistor (organic field effect transistor – OFET), einen Dünnfilmtransistor (thin film transistor – TFT), eine organische Solarzelle (organic solar cell – O-SC), eine organische Laserdiode (organic laser diode – O-laser), eine organische integrierte Schaltung (organic integrated circuit – O-IC), ein RFID (radio frequency identification)-Tag, einen Photodetektor, einen Sensor, eine logische Schaltung, ein Speicherelement, einen Kondensator, eine Ladungsinjektionsschicht, eine Schottky-Diode, eine Planarisierungsschicht, eine Antistatikfolie, ein leitendes Substrat oder eine leitende Struktur, einen Photoleiter, ein elektrophotographisches Element oder einen organischen lichtemittierenden Transistor (organic light emitting transistor – OLET) handeln.at the electronic or electro-optical device may be for example, to an organic field effect transistor (organic field effect transistor - OFET), a thin film transistor (thin film transistor - TFT), an organic solar cell (organic solar cell - O-SC), an organic laser diode (organic laser diode - O-laser), an organic integrated Circuit (organic integrated circuit - O-IC), an RFID (radio frequency identification) tag, a photodetector, a Sensor, a logic circuit, a storage element, a capacitor, a charge injection layer, a Schottky diode, a planarization layer, a Antistatic film, a conductive substrate or a conductive structure, a photoconductor, an electrophotographic element or a organic light emitting transistor (organic light emitting transistor - OLET) act.
Definition der AusdrückeDefinition of expressions
Der Ausdruck „Leuchtstoffmischung” bezeichnet ein Leuchtstoff-Gemisch, in dem zwei oder mehr Leuchtstoffe miteinander vermischt werden, so dass eine neue Zusammensetzung mit unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften entsteht.Of the Term "phosphor blend" means a Fluorescent mixture in which two or more phosphors with each other be mixed, leaving a new composition with different physical properties arises.
Der Ausdruck „grün emittierender Leuchtstoff” bezeichnet einen Silicat-Leuchtstoff mit mindestens einem Emissionsmaximum zwischen 508 nm und 550 nm Wellenlänge.Of the Term "green emitting phosphor" a silicate phosphor having at least one emission maximum between 508 nm and 550 nm wavelength.
Der Ausdruck „orangefarben emittierender Leuchtstoff” bezeichnet einen Silicat-Leuchtstoff mit mindestens einem Emissionsmaximum zwischen 586 nm und 625 nm Wellenlänge.Of the Term "orange emitting phosphor" a silicate phosphor having at least one emission maximum between 586 nm and 625 nm wavelength.
Der Ausdruck „gelb emittierender Leuchtstoff” oder „Leuchtstoff emittiert gelbes Licht” bezeichnet einen Leuchtstoff mit mindestens einem Emissionsmaximum zwischen 551 nm und 585 nm Wellenlänge.Of the Term "yellow emitting phosphor" or "phosphor emits yellow light "denotes a phosphor with at least one emission maximum between 551 nm and 585 nm wavelength.
Der Ausdruck „Festkörperdiffusionsverfahren” („mix & fire”-Verfahren) gibt an, dass man die oxidischen Ausgangsmaterialien als Pulver mischt, das Gemisch mahlt und die gemahlenen Pulver dann bis zu mehreren Tagen in einem Ofen bei Temperaturen bis zu 1500°C in einer gegebenenfalls reduzierenden Atmosphäre calciniert.Of the Expression "solid-state diffusion method" ("mix & fire" method) indicates that the oxidic starting materials are powdered mixes, then mills the milled powders up to several Days in an oven at temperatures up to 1500 ° C in one optionally reducing the atmosphere calcined.
Der Ausdruck „nasschemische Verfahren” gemäß der Erfindung umfasst vorzugsweise drei Prozessvarianten:
- • In der ersten Prozessvariante wird eine organische Siliciumverbindung, vorzugsweise Si(OEt)4, beispielsweise zu Hydroxidlösungen der entsprechenden Leuchtstoff-Ausgangsmaterialien und einem Eu-haltigen Dotierstoff bei erhöhten Temperaturen hinzugegeben, was zur Bildung des Leuchtstoff-Vorläufers führt.
- • In der zweiten Prozessvariante, der so genannten Oxalatfällung, werden zunächst Erdalkalihalogenide mit einem Europiumhalogenid in Wasser gelöst und zu einem siliciumhaltigen Gemisch bestehend aus einer Dicarbonsäure und einer anorganischen oder organischen Siliciumverbindung hinzugegeben. Eine Erhöhung der Viskosität führt zur Bildung des Leuchtstoff-Vorläufers.
- • In der dritten Prozessvariante, der so genannten Hydrogencarbonatfällung, werden zunächst Erdalkali-Ausgangsmaterialien, vorzugsweise Erdalkalihalogenide, mit einem europiumhaltigen Dotierstoff in Wasser gelöst und anschließend wird eine anorganische oder organische siliciumhaltige Verbindung zugegeben. Die Fällung wird mit einer Hydrogencarbonatlösung durchgeführt, was zur langsamen Bildung des Leuchtstoff-Vorläufers führt.
- In the first process variant, an organic silicon compound, preferably Si (OEt) 4 , is added to, for example, hydroxide solutions of the corresponding phosphor starting materials and an Eu-containing dopant at elevated temperatures, resulting in the formation of the phosphor precursor.
- In the second process variant, the so-called oxalate precipitation, alkaline earth halides are first dissolved in water with a europium halide and added to a silicon-containing mixture consisting of a dicarboxylic acid and an inorganic or organic silicon compound. An increase in viscosity leads to the formation of the phosphor precursor.
- In the third process variant, the so-called bicarbonate precipitation, first alkaline earth starting materials, preferably alkaline earth halides, are dissolved with a europium-containing dopant in water, and then an inorganic or organic silicon-containing compound is added. The precipitation is carried out with a bicarbonate solution, resulting in the slow formation of the phosphor precursor.
Abschließend ist eine thermische Nachbehandlung (Calcinierung) des Leuchtstoff-Vorläufers notwendig, um den fertigen Silicat-Leuchtstoff zu erhalten.Finally is a thermal aftertreatment (calcination) of the phosphor precursor necessary to obtain the finished silicate phosphor.
Wenn der Zusammenhang nicht deutlich etwas anderes angibt, sind die hierin verwendeten Pluralformen der hierin verwendeten Ausdrücke so zu verstehen, dass sie auch die Singularform beinhalten, und umgekehrt.If the context does not clearly indicate otherwise, those are herein used plurals of the terms used herein to understand that they also include the singular form, and vice versa.
Die Worte „umfassen” und „enthalten” und Variationen hiervon, beispielsweise „umfassend” und „umfasst”, bedeuten In der gesamten Beschreibung und den gesamten Ansprüchen dieser Spezifikation „beinhaltend, ohne hierauf beschränkt zu sein” und sind nicht so zu verstehen, dass andere Komponenten ausgeschlossen werden oder werden sollen.The Words "include" and "contain" and Variations thereof, for example, "comprising" and "comprising", Throughout the description and the entire claims this specification "includes, without limitation and are not to be understood as other components be excluded or become.
Es versteht sich, dass die vorstehenden Ausführungsformen der Erfin dung variiert werden können und dabei weiterhin unter den Schutzumfang der Erfindung fallen. Jedes in dieser Spezifikation offenbarte Merkmal kann, soweit nicht anders angegeben, durch alternative Merkmale ersetzt werden, die einem gleichen, gleichwertigen oder ähnlichen Zweck dienen. Wenn nicht anders angegeben, ist dementsprechend jedes offenbarte Merkmal nur ein Beispiel einer generischen Reihe gleichwertiger oder ähnlicher Merkmale.It it is understood that the above embodiments The inventions can be varied and continue to do so fall within the scope of the invention. Each in this specification Unless otherwise indicated, the feature disclosed may be modified by alternative means Characteristics to be replaced, which are the same, equivalent or similar Serve purpose. Unless otherwise indicated, each is accordingly disclosed feature only an example of a generic series of equivalent or similar features.
Die Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die folgenden Beispiele, die nur zur Erläuterung dienen und den Schutzumfang der Erfindung nicht einschränken, genauer beschrieben.The Invention will be described below with reference to the following examples, which serve only as an illustration and the scope of protection of Do not limit the invention, described in more detail.
Beispiel 1: Herstellung der Leuchtstoffmischung AExample 1: Preparation of the phosphor mixture A
Die folgende Orthosilicat-Leuchtstoffmischung A wird synthetisiert, indem man die drei Orthosilicate wie folgt:
- • SGA 524 100 (grüner Leuchtstoff, der bei ca. 524 nm emittiert; Quelle: Merck KGaA),
- • SGA 555 100 (gelber Leuchtstoff, der bei ca. 555 nm emittiert; Quelle: Merck KGaA) und
- • SGA 593 100 (orangefarbener Leuchtstoff, der bei ca. 593 nm emittiert; Quelle: Merck KGaA)
- • SGA 524 100 (green phosphor emitting at about 524 nm, source: Merck KGaA),
- • SGA 555 100 (yellow phosphor emitting at about 555 nm, source: Merck KGaA) and
- • SGA 593 100 (orange phosphor emitting at about 593 nm, source: Merck KGaA)
Die drei Leuchtstoffe SGA 524100, 555100 und 593100 werden vermischt, indem man die Komponenten mittels eines Rhönradmischers bei 5 Umdrehungen pro Minute mischt.The three phosphors SGA 524100, 555100 and 593100 are mixed, by using the components by means of a Rhönradmischers at 5 revolutions per minute.
Für
die allgemeinen Bedingungen der Synthese von Orthosilicat-Leuchtstoffen
wird auf
Die verwendeten Rohmaterialien sind gemäß der vorliegenden Erfindung Erdalkalicarbonate, Europiumoxid und Ammoniumchlorid und Kieselsäure.The used raw materials are according to the present Invention alkaline earth carbonates, europium oxide and ammonium chloride and Silica.
Der
Leuchtstoff wird durch trockenes Vermischen der Rohmaterialien in
den erforderlichen stöchiometrischen Mengen hergestellt.
Als Flussmittel wird Ammoniumchlorid zugegeben. Das Gemisch wird
in einen Tonerdetiegel überführt und in einen
Ofen überführt. Für den Glühprozess
wird die Probe unter einer reduktiven Atmosphäre 2 bis
12 Stunden lang auf bis zu 1300°C erhitzt. Beispiele 2 bis 11: Herstellung der Leuchtstoffmischungen
B bis M Tabelle 1: Zusammensetzungen verschiedener
Mischungen, die sich zur Anwendung in LCD-Hintergrundbeleuchtungen
eignen
Grüne Leuchtstoffe sind: SGA 515 100, SGA 524 100, SGA 540 100 und SGA 545 100.green Phosphors are: SGA 515 100, SGA 524 100, SGA 540 100 and SGA 545 100.
Gelbe Leuchtstoffe sind: SGA 555 100, SGA 565 100, SGA 587 100.Yellow Phosphors are: SGA 555 100, SGA 565 100, SGA 587 100.
Orangefarbene Leuchtstoffe sind: SGA 593 100 und SGA 605 100.orange Phosphors are: SGA 593 100 and SGA 605 100.
Die Zahlen xyz in SGA xyz 100 geben die Wellenlänge des Maximums des Emissionspeaks an.The Numbers xyz in SGA xyz 100 specify the wavelength of the maximum of the emission peak.
Die Synthese der in der Tabelle 1 genannten Leuchtstoffe wird entsprechend der in Beispiel 1 beschriebenen Vorgehensweise vorgenommen. Die Leuchtstoffe werden in den in Tabelle 1 angegebenen Mengen vermischt, indem man die Komponenten mittels eines Rhönradmischers mit 5 Umdrehungen pro Minute mischt.The Synthesis of the phosphors mentioned in Table 1 is accordingly made the procedure described in Example 1. The Phosphors are mixed in the amounts indicated in Table 1, by using the components by means of a Rhönradmischers mixed with 5 revolutions per minute.
Beispiel 12: Herstellung und Charakterisierung einer LED und Einbau in ein Flüssigkristall-DisplayExample 12: Preparation and Characterization an LED and installation in a liquid crystal display
Die Leuchtstoffmischung aus Beispiel 1 wird mit einem Zweikomponenten-Silikonharzsystem (A und B) OE 6550 von Dow Corning mit Hilfe eines Taumelmischers derart gemischt, dass gleiche Mengen Leuchtstoff in der Komponente A und B dispergiert werden (Endkonzentration an Leuchtstoff im Silikon: 8%). Jeweils 5 ml der Komponente A und 5 ml der Komponente B werden so gemischt, dass ein homogenes Gemisch entsteht, und in ein Vorratsgefäß eingebracht, das mit dem Messventil eines Dispensers verbunden ist. Roh-LED-Packages, geliefert durch OSA opto electronics, Berlin, bestehend aus gebondeten InGaN-Chips mit einer Oberfläche von jeweils 1 mm2, die bei einer Wellenlänge von 450 nm emittieren, werden im Dispenser befestigt. Die Hohlräume der Roh-LED-Packages werden mittels der xyz-Positionierung des Dispenser-Ventils mit dem Silikon-Leuchtstoff gefüllt. Die so behandelten LEDs werden dann einer Temperatur von 150°C ausgesetzt, bei der sich das Silikon verfestigt. Die LEDs können dann in Betrieb genommen werden und emittieren weißes Licht mit einer Farbtemperatur von ca. 6000 K.The phosphor mixture from Example 1 is mixed with a two-component silicone resin system (A and B) OE 6550 from Dow Corning with the aid of a tumble mixer so that equal amounts of phosphor are dispersed in components A and B (final concentration of phosphor in the silicone: 8%). , In each case 5 ml of component A and 5 ml of component B are mixed so that a homogeneous mixture is formed, and introduced into a storage vessel which is connected to the metering valve of a dispenser. Raw LED packages, supplied by OSA opto electronics, Berlin, consisting of bonded InGaN chips with a surface area of 1 mm 2 each, which emit at a wavelength of 450 nm, are mounted in the dispenser. The cavities of the raw LED packages are filled by means of the xyz positioning of the dispenser valve with the silicone phosphor. The treated LEDs are then exposed to a temperature of 150 ° C, at which the silicone solidifies. The LEDs can then be put into operation and emit white light with a color temperature of about 6000 K.
Eine
gebräuchliche LCD-TV-Farbfilter-Charakteristik wurde verwendet,
um eine Display-Umgebung zu simulieren und den durch diese LED realisierten
Farbraum zu berechnen. Die Spektren des Farbfilters, das LED- Spektrum
ohne und mit Farbfilter sind in
Die
Farbraumdeckung der die Leuchtstoffmischung des Beispiels 1 enthaltenden
LED ist in
Beispiele 13–23:Examples 13-23:
Die Leuchtstoffmischungen B–M aus den Beispielen 2–11 werden verwendet, um LEDs und FK-Displays wie in Beispiel 12 beschrieben herzustellen.The Phosphor blends B-M of Examples 2-11 are used to LEDs and FK displays as described in Example 12 manufacture.
Beschreibung der ZeichnungenDescription of the drawings
Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beispielhaften Ausführungsformen genauer erläutert; es zeigen:The Invention will be described below with reference to the exemplary Embodiments explained in more detail; show it:
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - WO 02/054502 [0010, 0020] WO 02/054502 [0010, 0020]
- - WO 2007/018569 [0011] - WO 2007/018569 [0011]
- - US 3505240 [0052, 0052, 0052, 0052] US 3505240 [0052, 0052, 0052, 0052]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- - William M. Yen, Marvin J. Weber, Inorganic Phosphors, Compositions, Preparation and optical properties, CRC Press, New York, 2004 [0020] - William M. Yen, Marvin J. Weber, Inorganic Phosphors, Compositions, Preparation and Optical Properties, CRC Press, New York, 2004. [0020]
- - T. L. Barry, J. Electrochem. Soc., 1968, 11811181 [0052] - TL Barry, J. Electrochem. Soc., 1968, 11811181 [0052]
- - T. L. Barry, J. Electrochem. Soc., 1968, 11811181 [0052] - TL Barry, J. Electrochem. Soc., 1968, 11811181 [0052]
Claims (20)
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