EP2179323A1 - Lcd-hintergrundbeleuchtung mit led-leuchtstoffen - Google Patents

Lcd-hintergrundbeleuchtung mit led-leuchtstoffen

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EP2179323A1
EP2179323A1 EP08774036A EP08774036A EP2179323A1 EP 2179323 A1 EP2179323 A1 EP 2179323A1 EP 08774036 A EP08774036 A EP 08774036A EP 08774036 A EP08774036 A EP 08774036A EP 2179323 A1 EP2179323 A1 EP 2179323A1
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EP
European Patent Office
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phosphor
emitting
red
light source
liquid crystal
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP08774036A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Holger Winkler
Thomas Juestel
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Merck Patent GmbH
Original Assignee
Merck Patent GmbH
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making

Definitions

  • the invention relates to a liquid crystal display with a background lighting system with a white light source, which comprises a semiconductor diode and a phosphor layer of a combination of at least two
  • the invention relates to a backlight system and its manufacturing method.
  • Liquid crystal displays are passive display systems, i. they do not shine themselves. These indications are based on the principle that light passes or does not pass through the layer of liquid crystals. This means that an external light source is needed to create an image.
  • reflective liquid crystal displays the ambient light is used as an external light source, so they basically do without backlighting.
  • transmissive liquid crystal displays light is generated in a backlight system.
  • transflective liquid crystal displays transmissive and reflective at the same time
  • Each pixel is subdivided into a reflective and a transmissive subpixel whose associated liquid crystal layer thicknesses are approximately in the ratio 1: 2.
  • the reflective part operates with ambient light and has a reflective substrate layer, e.g. made of aluminium.
  • primary colors of the pixels can be generated by using white light from the backlight with the help of filtered by color filters eg into the primary colors blue, green and red.
  • the color gamut, which is important for the color representation, which the display can produce is limited by the purity of the blue, green and red primary colors.
  • Transferred to a CIE xy color chart, the red, green and blue primary colors of the display span a triangle indicating the color space that can be displayed by the display. Colors outside this color space can not be displayed by the display.
  • each pixel of the screen consists of red, green, and blue areas.
  • the colors of these areas are generated by the transmission of the white light of the backlight through a color filter array.
  • the color filters are partly responsible for the color space of the display.
  • CCFLs CoId Cathode Fluorescent Lamps
  • xenon discharge lamps which emit a wide range of colors with levels of unwanted color, such as light emitting diodes. As orange, yellow and cyan.
  • CCFLs CoId Cathode Fluorescent Lamps
  • xenon discharge lamps which emit a wide range of colors with levels of unwanted color, such as light emitting diodes. As orange, yellow and cyan.
  • To maximize the displayable color space of the screen only pure red, green and blue are needed.
  • the primary colors must be saturated because the white light of the primary light source is broken down into the primary colors by the color filters.
  • Brightness of the screen is reduced.
  • the CCFLs leading to a limited color space and the necessary additional complex color filters for reduced screen brightness have therefore recently been substituted by LED arrays. These arrays consist of blue, green and red LEDs that emit a much narrower band compared to CCFLs. For this reason, the displayable color space of the display is larger and the achievable brightness higher because only simple color filters are needed.
  • Other advantages that result are the higher energy efficiency of the display, because the backlight transmittance is significantly higher for LEDs (70%) than for CCFLs (5%).
  • LED backlights have a significantly longer life than CCFLs (100,000 operating hours for LEDs vs. 5000 operating hours for CCFLs), and LEDs do not use mercury, which is essential in CCFLs.
  • the disadvantage of using backlit blue, green and red LEDs is that the semiconductor chips of LEDs are different: InGaN for blue light, InGaN for green light (but with higher In content) and red Light is used in InGaAIP as a material basis. These three materials show different efficiencies for the emission of light and exhibit different degradation behaviors. As a consequence, an elaborate active control must be used which keeps the color point of the white light composed of the blue, green and red LEDs constant via control circuits which intervene in the LED control.
  • WO 02/095791 describes a liquid crystal panel equipped with a gas discharge lamp (cold cathode lamp or Xe discharge lamp) as a white light source containing a phosphor layer with a combination of phosphors emitting red, green and blue light.
  • a gas discharge lamp cold cathode lamp or Xe discharge lamp
  • the object of the present invention was to provide a backlight system which has the same high quality
  • the present invention thus provides a liquid crystal display equipped with at least one backlight system having at least one white light source, which contains at least one semiconductor diode, preferably emitting blue, and at least one phosphor layer comprising a combination of at least two phosphors, wherein at least one phosphor is red light and at least one phosphor emits green light.
  • a liquid crystal display usually has a liquid crystal unit and a backlight system.
  • the liquid crystal unit typically comprises a first and a second polarizer and a liquid crystal cell having 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 includes, for example, 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, vertically alligned liquid crystals (VAN) or OCB (optically compensated bend) liquid crystals.
  • TN twisted nematic
  • STN super twisted nematic
  • DSTN double super twisted nematic
  • FSTN foil super twisted nematic
  • VAN vertically alligned liquid crystals
  • OCB optically compensated bend
  • the electrodes in the electric field, the liquid crystal molecules are switched, only on one side of the liquid crystal layer.
  • the resulting electric field is inhomogeneous and aligned in a first approximation parallel to the substrate surface.
  • the molecules are correspondingly switched in the substrate plane (in plane), which in comparison to TN
  • a further subject of the present invention is a backlight system with a white light source, which contains a semiconductor diode, preferably emitting in the blue, and a phosphor layer comprising a combination of at least two phosphors which emit red and green light.
  • the backlight system according to the invention can be, for example, a "Direct Lif backlight system (see FIG. 1) or a" side lit “backlight system (see FIG. 2), which has a light guide and a coupling-out structure.
  • the backlight system has a white light source, which is usually located in a housing, which preferably has a reflector on the inside.
  • the backlight system may further include at least one diffuser plate.
  • the liquid crystal unit is provided with a color filter.
  • the color filter contains mosaic patterned pixels that pass either red, green, or blue light.
  • the color filter is preferably arranged between the first polarizer and the liquid crystal cell.
  • this is an InGaN semiconductor diode which, in conjunction with corresponding conversion luminescent substances, preferably emits white or almost white light.
  • This InGaN semiconductor diode has an emission maximum between 430 nm and 480 nm and has a very high efficiency and long life (> 150,000 hours) with only a very low degradation of the efficiency.
  • the white light source may also be a luminescent compound based on ZnO, TCO, ZnSe or SiC. Basically, for a blue-emitting semiconductor diode, which in
  • the white light source according to the invention has a phosphor layer with a combination of red and green emitting phosphors.
  • the green-emitting phosphors which are excited by the blue-emitting primary light source have emission maxima between 520 and 550 nm.
  • all cerium (III) or europium (II) -activated phosphors which are selected from the group of thiogallates are preferred , Silicates, oxonitridosilicates, aluminates, nitrides or garnets. Examples of these phosphors are here (Y 1 Lu) 3 (Al 1 Ga) 5 Oi 2 : Ce; SrSi 2 N 2 O 2 : Eu; SrGa 2 S 4 : Eu; (Sr, Ba) 2 SiO 4 : Eu and SrAl 2 O 4 : Eu.
  • the red emitting phosphors which are preferably line emitters, are excited either by the blue emitting primary light source or by the green emitting phosphor.
  • the red-emitting phosphors are preferably europium (III) or chromium (III) -activated line emitters. According to the invention, they have either an emission maximum between 590 and 620 nm (in the case of Eu (I I l) -activated phosphors) or a maximum between 680 and 700 nm (in the case of
  • the phosphor layer particularly preferably contains, as the red-emitting phosphor, a europium or chromium activated line emitter selected from the group AI 2 O 3 : Cr, Nao.5Gdo.3Euo.2WO4, Nao. 5 Yo.4Euo.iMo ⁇ 4, Nao.5Lao.3Euo.2WO4, Nao.5Lao. 3 Euo.2MoO 4 , Nao.5La o . 3 Euo.2 (WO 4 ) o.5 (MoO 4 ) o.5.
  • La- ⁇ .2Eu 0 .8MoO 4
  • Al 2 O 3 : Cr (ruby) is efficiently excited in the yellowish-green region of the spectrum to emit a deep red line at 693 nm.
  • Eu (III) activated phosphors can be used if a matrix is used which (partially) removes the ban on europium's inner ff absorption transitions.
  • the inventively preferred red line emitter A ⁇ O 3 ICr is wet-chemically produced (see DE 102006054328.9 and DE 102007001903.5).
  • these rubies are very inexpensive to produce and are suitable as a conversion phosphor for pcLEDs to produce warm white light with high efficiency and superior color rendering due to deep red emission.
  • These phosphors can be prepared in a wet-chemical process in which 0.01 to 10 wt% of Cr 3+ or Cr 2 O 3 doped Al 2 O 3 particles are obtained, which have an adjustable size and uniform morphology.
  • the educts for producing the phosphor consist of the base material (eg salt solutions of aluminum) and at least one Cr (III) -containing dopant.
  • Suitable starting materials are inorganic and / or organic substances such as nitrates, carbonates, bicarbonates, hydrogen phosphates, phosphates, carboxylates, alcoholates, acetates, oxalates, halides, sulfates, organometallic compounds, hydroxides and / or oxides of the metals, semimetals, transition metals and / or rare earths, which are dissolved and / or suspended in inorganic and / or organic liquids.
  • mixed nitrate solutions, chloride or hydroxide solutions are used which contain the corresponding elements in the required stoichiometric ratio.
  • the wet-chemical preparation generally has the advantage that the resulting materials have a higher uniformity with regard to the stoichiometric composition, the particle size and the morphology of the particles from which the red line emitter according to the invention is produced.
  • the wet-chemical preparation of the phosphor preferably takes place after precipitation and / or solination.
  • the preparation of the line emitter according to the invention is carried out by conventional methods from the corresponding metal and / or rare earth salts, preferably from an aluminum sulfate, potassium sulfate, sodium sulfate and chrome alum solution).
  • the production process is described in detail in
  • EP 763573 described.
  • phosphors or precursors thereof are applied to the ruby particles in the process conditions known to those skilled in the art.
  • the material is dried and subjected to an annealing process, which can take place up to 1700 0 C in several stages, and (partial) under reduc- ornamental conditions at temperatures.
  • the phosphor is annealed for several hours at temperatures between 600 and 1800 0 C, preferably between 800 and 1700 0 C. In this case, the phosphor precursor is converted into the actual phosphor.
  • annealing it is preferable to carry out the annealing at least partially under reducing conditions (for example with carbon monoxide, forming gas, pure or diluted hydrogen or at least a vacuum or oxygen deficiency atmosphere).
  • reducing conditions for example with carbon monoxide, forming gas, pure or diluted hydrogen or at least a vacuum or oxygen deficiency atmosphere.
  • inventive red line emitter can also be prepared by single-crystal synthesis methods (for example according to the Verneuil method, see Contacts (Merck) 1991, No. 2, 17-32 or Ullmann (4.) 15, 146, Source: CD Römpp Chemie Lexicon - Version 1.0, Stuttgart / New York: Georg Thieme Verlag 1995)
  • the dissolved or suspended educts with a surface-active agent, preferably a glycol, more
  • Line emitter phosphor is created.
  • Both the red and green emitting conversion phosphors which are the phosphor layer, are chemically stable to degradation during operation of the LED, i. they show no tendency to hydrolysis and no reaction with materials from their environment.
  • the two aqueous solutions (a) and (b) are added simultaneously to 200 ml of deionized water while stirring within 15 min. It is stirred for another 15 min. The resulting solution is evaporated to dryness and the resulting solid annealed at about 1200 0 C for 5 h. Water is added to wash out free sulphate. After customary purification steps with water and drying, the desired phosphors Ali.99iO 3 : Cr 0 .oo9 are formed.
  • Example 3 Preparation of the red phosphor NaO 5 Yo ⁇ Eu 0 1 MoO 4 3.06 g of yttrium nitrate hexahydrate and 0.892 g of europium nitrate hexahydrate are dissolved in 100 ml of ethylene glycol [solution 1]. At the same time a Solution of 1, 210 g of sodium molybdate dihydrate in 50 ml of deionized water [Solution 2]. 20 ml of solution 1 were initially charged, to which was added a mixture of 45 ml of solution 2, 45 ml of ethylene glycol and 3 ml of NaOH solution. (1M) dropped. After the dropping, the mixture was refluxed for 6 hours.
  • the mixture was transferred to a muffle furnace and calcined there at 600 0 C for 5 hours.
  • solution 1 2.120 g of lanthanum chloride hexahydrate and 1.467 g of europium chloride hexahydrate are dissolved in 100 ml of demineralized water [solution 1]. At the same time, a solution of 1.815 g of sodium molybdate dihydrate and 2.474 g of sodium tungstate dihydrate in 100 ml of deionized water is prepared [solution 2]. From solution 1, 100 ml are introduced, to this solution 2 is added dropwise (pH should be in the range of 7.5 - 8, possibly with NaOH solution (1 M) correct). Subsequently, the mixture is refluxed for 6 hours. After cooling the reaction solution, the precipitate is filtered off and dried, then calcined at 600 0 C for 5 h.
  • Example 7 Preparation of the red phosphor La 112 Eu 01S MoO 4 by complexing with citric acid 1.024 g of molybdenum (IV) oxide are dissolved in 10 ml of H 2 O 2 (30%) with gentle heating. To the yellow solution, add 4.608 g of citric acid, together with 10 ml of dist. H 2 O given. Subsequently, 1.040 g of La (NO 3 ) x 6 H 2 O and 0.714 g of Eu (NO 3 ) x 6 H 2 O and 0.340 g of NaNO 3 are added and made up to 40 ml. The yellow solution is dried in a vacuum drying cabinet, initially forming a blue foam, from which finally results in a blue powder. The solid is then calcined at 600 ° C. for 5 hours.
  • Example 8 Preparation of the red phosphor Lai, 2 Euo, 8 W0 4 by complexing with citric acid
  • ammonium bicarbonate 537.6 g of ammonium bicarbonate are dissolved in 3 liters of deionized water.
  • 205.216 g of aluminum chloride hexahydrate, 228.293 g of lutetium chloride, water-containing (x H 2 O) and 3.617 g of cerium chloride hexahydrate are dissolved in about 400 ml of deionized water and added rapidly to the bicarbonate solution. drips, while the pH value by addition of conc. Ammonia are kept at pH 8. Then it is stirred for another hour. After aging, the precipitate is filtered off and dried in a drying oven at about 12O 0 C.
  • the dried precipitate is crushed and then calcined for 4 hours at 1000 ° C in air.
  • the product is then mortared again and calcined at 1700 0 C in forming gas for 8 hours.
  • Example 12 Production of an LED and Installation in a Liquid Crystal Display
  • the phosphor from Example 10 green phosphor
  • the red phosphor from Example 6 are used in a quantitative ratio of 1: 2.17 in both components A and B of a silicone resin system OE 6336 from Dow
  • a and 5 ml of component B are mixed homogeneously and filled into a cartridge, which is connected to the dispensing valve of a dispenser.
  • COB chip on board
  • raw LEDs consisting of bonded InGaN chips each having a surface area of 1 mm 2 and emitting at 450 nm wavelength are fixed.
  • domes are applied to each chip.
  • the domes consist of the thixotropic mixture of the two silicone components and the two phosphors, as well as the silica gel powder.
  • the thus treated COB LEDs are then exposed to a temperature of 15O 0 C, in which the silicone is solidified.
  • the LEDs can now be put into operation and emit white light a color temperature of 6000 K.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkristallanzeige ausgestattet mit einem Hintergrundbeleuchtungssystem mit einer weißen Lichtquelle, welche eine Halbleiterdiode und eine Leuchtstoffschicht aus einer Kombination aus mindestens zwei Leuchtstoffen enthält, wobei mindestens ein Leuchtstoff rotes Licht und mindestens ein Leuchtstoff grünes Licht emittiert, sowie dessen Herstellverfahren.

Description

LCD-Hintergrundbeleuchtung mit LED-Leuchtstoffen
Die Erfindung betrifft eine Flüssigkristallanzeige mit einem Hintergrundbe- leuchtungssystem mit einer weißen Lichtquelle, welche eine Halbleiterdiode und eine Leuchtstoffschicht aus einer Kombination aus mindestens zwei
Leuchtstoffen enthält, wobei mindestens ein Leuchtstoff rotes und mindestens ein Leuchtstoff grünes Licht emittiert. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Hintergrundbeleuchtungssystem sowie dessen Herstellverfahren.
Flüssigkristallanzeigen bzw. -displays (LCD) sind passive Anzeigesysteme, d.h. sie leuchten nicht selber. Diese Anzeigen beruhen auf dem Prinzip, dass Licht die Schicht aus Flüssigkristallen passiert oder auch nicht. Dies bedeutet, dass eine externe Lichtquelle benötigt wird, um ein Bild zu erzeugen. In reflektiven Flüssigkristallanzeigen wird das Umgebungslicht als externe Lichtquelle benutzt, so dass sie prinzipiell ohne Hintergrundbeleuchtung auskommen. Bei transmissiven Flüssigkristallanzeigen wird in einem Hintergrundbeleuchtungssystem Licht erzeugt. Mittlerweile spielen auch transflektive Flüssigkristallanzeigen (transmissiv und reflektiv zugleich) eine größere Rolle, bei denen sich in der Regel hinter dem vom Betrachter abgewandten Polarisator ein Transflektor befindet. Dabei ist jedes Pixel unterteilt in ein reflektives und in ein transmissives Subpixel, deren zugehörige Flüssigkristallschichtdicken etwa im Verhältnis 1 : 2 stehen. Der reflektive Teil arbeitet mit Umgebungslicht und besitzt eine reflektierende Substratschicht z.B. aus Aluminium. Der transmissive Teil verhält sich z.B. wie eine TN-ZeIIe (= twisted nematic) und kann per zuschaltbarer
Hintergrundbeleuchtung vor allem bei schlechten Außenlichtverhältnissen den notwendigen Kontrast realisieren. Letztere kommen heutzutage z.B. in PDAs, Spiele (Game Boys), Viewfinder für digitale Kameras oder auch in (billigen) Notebooks zum Einsatz, da sie u.a. stromsparend sind.
In Flüssigkristallanzeigen können Primärfarben der Bildpunkte dadurch erzeugt werden, indem weißes Licht der Hintergrundbeleuchtung mit Hilfe von Farbfiltern z.B. in die Primärfarben blau, grün und rot gefiltert wird. Der für die Farbdarstellung wichtige Farbraum, den das Display erzeugen kann, wird durch die Reinheit der blauen, grünen und roten Primärfarbe begrenzt. Übertragen auf ein CIE xy Farbdiagramm spannen die rote, grüne und blaue Primärfarben des Displays ein Dreieck auf, welches den Farbraum anzeigt, der von dem Display angezeigt werden kann. Farben außerhalb dieses Farbraumes können vom Display nicht dargestellt werden.
In Flüssigkristallanzeigen wird der Farbraum durch mehrere Faktoren be- stimmt:
Zum einen ist dies die Lichtquelle für die Hintergrundbeleuchtung und der Aufbau des LCD-Panels selbst: jedes Pixel des Bildschirmes besteht aus roten, grünen und blauen Bereichen. Die Farben dieser Bereiche werden durch die Transmission des weißen Lichtes der Hintergrundbeleuchtung durch ein Farbfilterfeld erzeugt. Die Farbfilter sind zu einem Teil mit bestimmend für den Farbraum des Displays.
Üblicherweise werden für LCDs Breitband emittierende Lichtquellen für die Hintergrundbeleuchtung verwendet, wie CCFLs (CoId Cathode Fluorescent Lamps = Hg-Niederdruckkaltkathodenentladungslampen) oder Xenon- Entladungslampen, die ein breites Farbspektrum mit Anteilen unerwünschter Farben abstrahlen, wie z. B. Orange, Gelb und Cyan. Zur Maximierung des darstellbaren Farbraumes des Bildschirmes werden lediglich möglichst reines Rot, Grün und Blau benötigt. Die Primärfarben müssen gesättigt sein, da das weiße Licht der primären Lichtquelle durch die Farbfilter wie- der in die Primärfarben zerlegt wird.
Um den Farbraum zu vergrößern ist es in diesem Fall erforderlich, das Licht der Hintergrundbeleuchtung durch Einsatz zusätzlicher Farbfilter in ein Spektrum aus engeren Banden aus blauen, grünen und roten Anteilen umzuwandeln. Neben des technischen Aufwandes einer solchen zusätzli- chen Farbfilterung wird dabei der Lichtstrom stark reduziert, wodurch die
Helligkeit des Bildschirmes verringert wird. Zur Umgehung dieser Nachteile der breitbandigen Hintergrundbeleuchtung. Die zu einem eingeschränkten Farbraum und die notwendige zusätzliche aufwändige Farbfilter zu verringerter Bildschirmhelligkeit führenden CCFLs werden deshalb seit kurzem von LED-Arrays substituiert. Diese Arrays be- stehen aus blauen, grünen und roten LEDs, die ein im Vergleich zu CCFLs viel schmalbandigeres Spektrum emittieren. Aus diesem Grund ist der anzeigbare Farbraum des Displays größer und die erzielbare Helligkeit höher, da lediglich einfache Farbfilter benötigt werden. Weitere, sich daraus ergebende Vorteile sind die höhere Energieeffizienz des Displays, weil der Hin- tergrundbeleuchtungstransmissionsgrad bei LEDs (70%) bedeutend größer ist, als bei CCFLs (5%). Des Weiteren besitzen LED- Hintergrundbeleuchtungen eine bedeutend längere Lebensdauer als CCFLs (100.000 Betriebsstunden bei LEDs im Gegensatz zu 5000 Betriebsstunden bei CCFLs) und in LEDs wird kein Quecksilber eingesetzt, das in CCFLs unabdingbar ist.
Der Nachteil bei der Verwendung von blauen, grünen und roten LEDs für die Hintergrundbeleuchtung liegt allerdings darin, dass die Halbleiterchips der LEDs unterschiedlich sind: für blaues Licht wird InGaN, für grünes Licht wird ebenfalls InGaN (allerdings mit höherem In-Gehalt) und für rotes Licht wird InGaAIP als Materialbasis eingesetzt. Diese drei Materialien zeigen unterschiedliche Effizienzen für die Emission des Lichtes und weisen verschiedene Degradationsverhalten auf. Als Konsequenz muss eine aufwändige aktive Steuerung eingesetzt werden, welche den Farbpunkt des aus den blauen, grünen und roten LEDs zusammengesetzten weißen Lichtes über Regelkreise, die in die LED-Ansteuerung eingreifen, konstant gehalten werden.
Diese aufwändige aktive Steuerung für jede einzelne LED der Hintergrundbeleuchtung (bis zu mehreren 1000 LEDs) führt zu derart hohen Kosten, dass damit ausgestattete LCD-TV-Bildschirme 4 - 10 mal teurer sind als mit CCFL ausgestattete Bildschirme.
Der hohe Preis verhindert die Marktdurchdringung der qualitativ weitaus besseren LED-Hintergrundbeleuchtung. Die WO 02/095791 beschreibt einen Flüssigkristallbildschirm ausgestattet mit einer Gasentladungslampe (Kaltkathodenlampe oder Xe- Entladungslampe) als weiße Lichtquelle, welche eine Leuchtstoffschicht mit einer Kombination aus Leuchtstoffen, die rotes, grünes und blaues Licht emittieren, enthält.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, ein Hintergrundbeleuchtungs- system zur Verfügung zu stellen, welche über eine gleich hohe Qualität
(bzgl. darstellbarer Farbraum und Helligkeit) wie eine R, G, B-LED- Hintergrundbeleuchtung verfügt, aber dies zu wesentlich geringeren Kosten.
Jetzt wurde überraschenderweise festgestellt, dass bei Einsatz von bestimmten LEDs auf den Einsatz der aufwändigen aktiven Steuerung jeder einzelnen LED verzichtet werden kann und diese LEDs in übliche Hintergrundbeleuchtungssysteme eingesetzt werden können. Diese erfindungsgemäßen LEDs erlauben eine kostengünstigere Hinter- grundbeleuchtung, die über die Lebensdauer des Bildschirmes gerechnet, mit niedrigeren Kosten verbunden ist, als eine herkömmliche CCFL- Hintergrundbeleuchtung.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit eine Flüssigkristallanzei- ge ausgestattet mit mindestens einem Hintergrundbeleuchtungssystem mit mindestens einer weißen Lichtquelle, welche mindestens eine Halbleiterdiode, vorzugsweise im Blauen emittierend, und mindestens eine Leuchtstoffschicht aus einer Kombination aus mindestens zwei Leuchtstoffen enthält, wobei mindestens ein Leuchtstoff rotes Licht und mindestens ein Leuchtstoff grünes Licht emittiert. Eine Flüssigkeitskristallanzeige 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. Auch für Monitoranwendungen sehr gut geeignet, ist die I PS-Technologie (In Plane Switching). Im Gegensatz zum TN-Display befinden sich bei der
IPS-ZeIIe 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 transmit- tierten Intensität führt.
Eine weitere, nicht so bekannte Technik für gute optische Eigenschaften über einen weiten Betrachtungswinkel ist die FFS- und deren Weiterent- Wicklung, die AFFS-Technologie (Advanced fringe field switching). Sie hat ein ähnliches Funktionsprinzip wie die IPS-Technologie.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Hintergrundbeleuchtungssystem mit einer weißen Lichtquelle, welche eine Halbleiterdio- de, vorzugsweise im Blauen emittierend, und eine Leuchtstoffschicht aus einer Kombination aus mindestens zwei Leuchtstoffen, die rotes und grünes Licht emittieren, enthält. Das erfindungsgemäße Hintergrundbeleuchtungssystem kann beispielsweise ein „Direct-Lif-Hintergrundbeleuchtungssystem (siehe Abb. 1) oder ein „Side-Lit"- Hintergrundbeleuchtungssytem (siehe Abb. 2), welches ei- nen Lichtleiter und eine Auskoppelstruktur aufweist, sein.
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. Zur Erzeugung und Darstellung von farbigen Bildern wird die Flüssigkristalleinheit 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.
Die weiße (primäre) Lichtquelle enthält eine im Blauen emittierende Indi- umAluminiumGalliumNitrid-Halbleiterdiode, insbesondere der Formel InjGa- jAlkN, wobei 0 < i, 0 < j, 0 < k, und i+j+k =1 ist. Vorzugsweise handelt es sich dabei um eine InGaN-Halbleiterdiode, der in Verbindung mit entspre- chenden Konversionsleuchtstofffen vorzugsweise weißes oder nahezu weißes Licht emittiert.
Diese InGaN- Halbleiterdiode besitzt ein Emissionsmaximum zwischen 430 nm und 480 nm und besitzt eine sehr hohe Effizienz und lange Lebensdauer ( >150.000 Stunden) mit nur sehr schwach vorhandener Degradation der Effizienz.
In einer weiteren Ausführungsform kann es sich bei der weißen Lichtquelle auch um eine lumineszente auf ZnO, TCO (Tranparent conducting oxide), ZnSe oder SiC basierende Verbindung handeln. Grundsätzlich sind für eine blau emittierende Halbleiterdiode, die in
Kombination mit einer Leuchtstoffschicht, weißes Licht erzeugt, eine Vielzahl von Bauformen möglich, die je nach Einsatzzweck entsprechend ausgewählt werden.
Die weiße Lichtquelle weist erfindungsgemäß eine Leuchtstoffschicht mit einer Kombination aus rot- und grün-emittierenden Leuchtstoffen auf.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Flüssigkristallanzeige ausgestattet mit einem Hintergrundbeleuchtungssystem mit einer weißen Lichtquelle, umfassend die folgenden Schritte: • Herstellung von mindestens einer LED, die aus einem im Blauen emittierenden InGaAIN-Halbleiter, insbesondere der Formel lnjGajAlkN, wobei 0 < i, 0 < j, 0 < k, und i+j+k=1 ist, sowie aus einer Leuchtstoffschicht, die eine Kombination aus einem rot- und grün-emittierenden Leuchtstoff enthält, aufgebaut wird. • Einbau ein oder mehrerer LEDs in ein Gehäuse zu einem Hintergrundbeleuchtungssystem, enthaltend Diffusoren und Reflektoren. • das Hintergrundbeleuchtungssystem wird mit einer entsprechenden Flüssigkristall-Einheit, enthaltend eine Frontplatte mit einem Farbfiltersystem, zur Flüssigkristallanzeige zusammengesetzt.
Die im Grünen emittierenden Leuchtstoffe, die von der im Blauen emittierenden primären Lichtquelle angeregt werden, besitzen Emissionsmaxima zwischen 520 und 550 nm. Erfindungsgemäß bevorzugt sind dabei alle Cer (III)- oder Europium(ll)-aktivierten Leuchtstoffe, die aus der Gruppe der Thiogallate, Silikate, Oxonitridosilikate, Aluminate, Nitride oder Granate gewählt werden. Beispielhaft für diese Leuchtstoffe seien hier (Y1Lu)3(AI1Ga)5Oi2 :Ce; SrSi2N2O2: Eu; SrGa2S4:Eu; (Sr,Ba)2SiO4:Eu und SrAI2O4: Eu genannt.
Diese werden nach herkömmlichen Methoden über Festkörpersynthese oder auch nasschemisch hergestellt (siehe William M. Yen, Marvin J. Weber, Inorganic Phosphors, Compositions, Preparation and optical properties, CRC Press, New York, 2004)
Die im Roten emittierenden Leuchtstoffe, die vorzugsweise Linienemitter sind, werden entweder von der im Blauen emittierenden Primärlichtquelle oder von dem im Grünen emittierenden Leuchtstoff angeregt. Bevorzugt sind die rot-emittierenden Leuchtstoffe als Europium(lll)- oder Chrom(lll)- aktivierte Linienemitter. Sie besitzen erfindungsgemäß entweder ein Emissionsmaximum zwischen 590 und 620 nm (im Falle von Eu(I I l)-aktivierten Leuchtstoffen) oder ein Maximum zwischen 680 und 700 nm (im Falle von
Cr (lll)-aktivierten Leuchtstoffen). Besonders bevorzugt enthält die Leuchtstoffschicht als rot-emittierenden Leuchtstoff einen Europium- oder Chrom- aktvierten Linienemitter ausgewählt aus der Gruppe AI2O3:Cr, Nao.5Gdo.3Euo.2WO4 , Nao.5Yo.4Euo.iMoθ4 , Nao.5Lao.3Euo.2WO4 , Nao.5Lao.3Euo.2MoO4 , Nao.5Lao.3Euo.2 (WO4)o.5(MoO4)o.5. La-ι.2Eu0.8MoO4 ,
La1.2Eu0 8WO4 , (Gd0.6Euo.4)2(W04)i.5Pθ4.
AI2O3:Cr (Rubin) wird im gelblich-grünen Bereich des Spektrums effizient zur Emission einer tiefroten Linie bei 693 nm angeregt. Eu(lll)-aktivierte Leuchtstoffe sind dann einsetzbar, wenn eine Matrix verwendet wird, welche das Verbot der inneren f-f-Absorptionsübergänge des Europiums (teilweise) aufheben.
Der erfindungsgemäß bevorzugte rote Linienemitter A^O3ICr ist nassche- misch herstellbar (siehe DE 102006054328.9 und DE 102007001903.5).
Dadurch sind diese Rubine sehr kostengünstig produzierbar und eignen sich als Konversionsleuchtstoff für pcLEDs zur Erzeugung von warm weißen Licht mit hoher Effizienz und überlegender Farbwiedergabe aufgrund tiefroter Emission. Diese Leuchtstoffe können in einem nasschemischen Prozess hergestellt werden, in dem mit 0.01 bis 10 wt% Cr3+ bzw. Cr2O3 dotierte Al2θ3-Partikel erhalten werden, die eine einstellbare Größe und einheitliche Morphologie besitzen. Die Edukte zur Herstellung des Leuchtstoffes bestehen aus dem Basisma- terial (z. B. Salzlösungen des Aluminiums) sowie mindestens einem Cr(III)- haltigen Dotierstoff. Als Edukte kommen anorganische und/oder organische Stoffe wie Nitrate, Carbonate, Hydrogencarbonate, Hydro- genphosphate, Phosphate, Carboxylate, Alkoholate, Acetate, Oxalate, Halogenide, Sulfate, metallorganische Verbindungen, Hydroxide und/oder O- xide der Metalle, Halbmetalle, Übergangsmetalle und/oder Seltenerden in Frage, welche in anorganischen und/oder organischen Flüssigkeiten gelöst und/oder suspendiert sind. Vorzugsweise werden Mischnitratlösungen, Chlorid- oder Hydroxidlösungen eingesetzt, welche die entsprechenden E- lemente im erforderlichen stöchiometrischen Verhältnis enthalten. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen rot emittierenden Leuchtstoffes besteht darin, dass mit zunehmender Temperatur die Helligkeit des Leuchtstoffes zunimmt. Dies ist überraschend, da üblicherweise die Hellig- keit von Leuchtstoffen mit steigender Temperatur abnimmt. Diese erfindungsgemäße vorteilhafte Eigenschaft ist besonders beim Einsatz des Leuchtstoffes in High power LEDs (> 1 Watt Energieaufnahme) von Bedeutung, da diese auf Betriebstemperaturen von über 150 0C kommen können.
Die nasschemische Herstellung besitzt generell den Vorteil, dass die resultierenden Materialien eine höhere Einheitlichkeit in Bezug auf die stöchio- metrische Zusammensetzung, die Partikelgröße und die Morphologie der Partikel aufweisen, aus denen der erfindungsgemäße rote Linienemitter hergestellt wird. Die nasschemische Herstellung des Leuchtstoffes ge- schieht vorzugsweise nach dem Präzipitations- und/oder SoI-GeI-
Verfahren.
Die Herstellung des erfindungsgemäßen Linienemitters geschieht nach herkömmlichen Verfahren aus den entsprechenden Metall- und/oder Selte- nerd-Salzen, vorzugsweise aus einer Aluminumsulfat-, Kaliumsulfat, Natri- umsulfat und Chromalaun-Lösung). Das Herstellverfahren ist ausführlich in
EP 763573 beschrieben. Hierbei werden bei den, dem Fachmann bekannten Prozessbedingungen Leuchtstoffe oder Vorstufen davon auf die Rubin-Partikel aufgebracht. Nach dem Abtrennen von der Suspension wird das Material getrocknet und einem Glühprozess unterworfen, der mehrstufig und (teilweise) unter redu- zierenden Bedingungen bei Temperaturen bis zu 17000C erfolgen kann.
Nach mehreren Reinigungsschritten wird der Leuchtstoff mehrere Stunden bei Temperaturen zwischen 600 und 1800 0C, vorzugsweise zwischen 800 und 1700 0C geglüht. Dabei wird der Leuchtstoff precursor in den eigentlichen Leuchtstoff überführt.
Bevorzugt ist es, die Glühung zumindest teilweise unter reduzierenden Bedingungen (z.B. mit Kohlenmonoxid, Formiergas, reinem oder verdünntem Wasserstoff oder zumindest Vakuum oder Sauerstoffmangel -Atmosphäre) durchzuführen.
Desweiteren kann der erfindungsgemäße rote Linienemitter auch mit Einkristallsynthese-Methoden hergestellt werden (z.B. nach dem Verneuil- Verfahren, siehe Kontakte (Merck) 1991 , Nr. 2, 17-32 oder Ullmann (4.) 15, 146, Quelle: CD Römpp Chemie Lexikon - Version 1.0, Stuttgart/New York: Georg Thieme Verlag 1995)
Die erwähnten Methoden sind unter Bezeichnung wie Kyropoulus-, Bridg- man-Stockbarger-, Czochralski-, Verneuil-Verfahren und als Hydrothermal- Synthese in Gebrauch. Man unterscheidet auch tiegelfreies Zonenschmelzen u. Tiegelziehen (Quelle: CD Römpp Chemie Lexikon - Version 1.0, Stuttgart/New York: Georg Thieme Verlag 1995).
Die rot emittierenden Linienemitter Nao.5Gdo.3Euo.2WO4 , Nao.5Yo.4Euo.iMo04 ) Nao.5Lao.3Euo.2WO4 , Nao.sLao.3Euo.2MoO4 , Nao.5Lao.3Euo.2 (WO4)o.5(Moθ4)o.5. Lai.2Eu0 8MoO4 , LaL2Eu0 SWO4 ,
(Gd0.6Eu0.4)2(WO4)i.5PO4 werden vorzugsweise nasschemisch hergestellt und anschließend thermisch behandelt (siehe DE 102006027026.6). Für die Herstellung können als Edukte Nitrate, Halogenide und/oder Phosphate der entsprechenden Metalle, Halbmetalle, Übergangsmetalle und /oder Seltenerden eingesetzt werden.
Erfindungsgemäß werden die gelösten oder suspendierten Edukte mit ei- nem oberflächenaktiven Agens, vorzugsweise einem Glykol, mehrere
Stunden erhitzt und das dabei entstehende Zwischenprodukt bei Raumtemperatur mit einem organischen Fällungsreagens, vorzugsweise Aceton, isoliert. Nach der Reinigung und Trocknung des Zwischenproduktes wird dieses mehrere Stunden einer thermischen Behandlung bei Temperaturen zwischen 600 und 12000C unterworfen, so dass als Endprodukt der rote
Linienemitter-Leuchtstoff entsteht.
Sowohl der rot- wie auch der grün-emittierende Konversionsleuchtstoff, die die Leuchstoffschicht darstellen, sind chemisch gegen Zersetzung während des Betriebes der LED stabil, d.h. sie zeigen keine Hydrolysetendenz und keine Reaktion mit Materialien aus ihrer Umgebung.
Die folgenden Beispiele sollen die vorliegende Erfindung verdeutlichen. Sie sind jedoch keinesfalls als limitierend zu betrachten. Alle Verbindungen o- der Komponenten, die in den Zubereitungen verwendet werden können, sind entweder bekannt und käuflich erhältlich oder können nach bekannten Methoden synthetisiert werden.
Beispiele
Beispiel 1: Herstellung von rot emittierenden Leuchtstoffpartikeln der Zusammensetzung Ali.99i03:Cro.oo9
In 450 ml entionisierten Wasser werden 223,8 g Aluminiumsulfat-18-hydrat, 114,5 g Natriumsulfat, 93,7 g Kaliumsulfat und 2,59 g KCr(SO4)2 x 12H2O (Chromalaun) bei etwa 75 0C gelöst. Zu diesem Gemisch werden 2,0 g einer 34,4 % Titansulfat-Lösung zugefügt, woraus die wässrige Lösung (a) resultiert.
In 250 ml entionisiertem Wasser werden 0,9 g tert. Natriumphosphat-12 hydrat und 107,9 g Natriumcarbonat gelöst, woraus die wässrige Lösung
(b) entsteht.
Die beiden wässrigen Lösungen (a) und (b) werden gleichzeitig zu 200 ml entionisiertem Wasser unter Rühren innerhalb 15 Min. gegeben. Es wird weitere 15 Min. gerührt. Die entstehende Lösung wird bis zur Trockene eingedampft und der entstehende Feststoff 5 h lang bei ca. 1200 0C geglüht. Es wird Wasser zugesetzt um freies Sulfat herauszuwaschen. Nach üblichen Reinigungsschritten mit Wasser und Trocknung entstehen die gewünschten Leuchtstoffe Ali.99iO3:Cr0.oo9.
Beispiel 2: Herstellung des roten Leuchtstoffes Nao.5Gdo.3Euo.2WO4
2,708 g Gadoliniumnitrat Hexahydrat und 1 ,784 g Europiumnitrat Hexa- hydrat werden in 100 ml Ethylenglykol gelöst [Lösung 1]. Gleichzeitig wird eine Lösung von 1 ,550 g Natriumwolframat Dihydrat in 50 ml VE-Wasser hergestellt [Lösung 2]. Von Lösung 1 werden 40 ml vorgelegt, zu dieser wird ein Gemisch aus 45 ml Lösung 2, 45 ml Ethylenglykol und 3 ml NaOH-
Lsg. (1M) getropft. Nach dem Zutropfen (Lösung hat einen pH-Wert von 7,5) wird das Gemisch 6 Stunden unter Rückfluss erhitzt. Nach Abkühlen der Reaktionslösung werden 200 ml Aceton zugetropft, anschließend wird der Niederschlag abzentrifugiert, noch ein Mal mit Aceton gewaschen und im Luftstrom getrocknet, in eine Porzellanschale überführt und 5 h bei 600 0C geglüht.
Beispiel 3: Herstellung des roten Leuchtstoffes NaO 5Yo^Eu0 1MoO4 3,06 g Yttriumnitrat Hexahydrat und 0,892 g Europiumnitrat Hexahydrat werden in 100 ml Ethylenglykol gelöst [Lösung 1]. Gleichzeitig werden eine Lösung von 1 ,210 g Natriummolybdat Dihydrat in 50 ml VE-Wasser hergestellt [Lösung 2]. Von Lösung 1 wurden 20 ml vorgelegt, zu dieser wurde ein Gemisch aus 45 ml Lösung 2, 45 ml Ethylenglykol und 3ml NaOH-Lsg. (1M) getropft. Nach dem Zutropfen wurde das Gemisch 6 Stunden unter Rückfluss erhitzt.
Nach Abkühlen der Reaktionslösung wurden 200 ml Aceton zugetropft, anschließend wurde der Niederschlag abzentrifugiert, noch ein Mal mit Aceton gewaschen und im Luftstrom getrocknet.
Der Ansatz wurde in einen Muffelofen überführt und dort 5 Stunden bei 600 0C calziniert.
Beispiel 4: Herstellung des roten Leuchtstoffes Na0,5Lao,3Euo,2W04 (Fällungsreaktion)
2,120 g Lanthanchlorid Hexahydrat und 1 ,467 g Europiumchlorid Hexa- hydrate werden in 100 ml VE-Wasser gelöst [Lösung 1]. Gleichzeitig wird eine Lösung von 4,948 g Natriumwolframat Dihydrat in 100 ml VE-Wasser hergestellt [Lösung 2]. Von Lösung 1 werden 100 ml vorgelegt, zu dieser wird Lösung 2 getropft (pH-Wert kontrollieren, sollte im Bereich von 7,5 - 8 liegen, evtl. mit NaOH-Lösung (1M) korrigieren. Anschließend wird das Gemisch 6 Stunden unter Rückfluss erhitzt. Nach Abkühlen der Reaktionslösung wird der Niederschlag abgesaugt und getrocknet. Es resultiert ein weißer Niederschlag. Der Ansatz wird 5 h bei 600 0C geglüht. Beispiel 5: Herstellung des roten Leuchtstoffes Nao,5Lao,3Eu0)2Mo04 durch Komplexierung mit Zitronensäure
1 ,024 g Molybdän(IV)oxid werden unter leichtem Erwärmen in 10 ml H2O2 (30%) gelöst. Zu der gelben Lösung, werden 4,608 g Zitronensäure, zusammen mit 10 ml dest. H2O gegeben.
Anschließend werden 1 ,040 g La(NO3)x6 H2O und 0,714 g Eu(NO3)x6 H2O sowie 0,340 g NaNO3 zugegeben und auf 40 ml aufgefüllt. Die gelbe Lösung wird im Vakuum-Trockenschrank getrocknet, es bildet sich zunächst ein blauer Schaum, aus dem schließlich ein blaues Pulver resultiert. Anschließend wird der Feststoff 5 Stunden bei 800 0C geglüht.
Beispiel 6: Herstellung des roten Leuchtstoffes Nao,sLao,3Euo.2 (W04)o,s
2,120 g Lanthanchlorid Hexahydrat und 1 ,467 g Europiumchlorid Hexa- hydrate werden in 100 ml VE-Wasser gelöst [Lösung 1]. Gleichzeitig wird eine Lösung von 1 ,815 g Natriummolybdat Dihydrat und 2,474 g Natrium- wolframat Dihydrat in 100 ml VE-Wasser hergestellt [Lösung 2]. Von Lösung 1 werden 100 ml vorgelegt, zu dieser wird Lösung 2 getropft (pH-Wert sollte im Bereich von 7,5 - 8 liegen, evtl. mit NaOH-Lösung (1 M) korrigieren). Anschließend wird das Gemisch 6 Stunden unter Rückfluss erhitzt. Nach Abkühlen der Reaktionslösung wird der Niederschlag abgenutscht und getrocknet, anschließend 5 h bei 600 0C geglüht.
Beispiel 7: Herstellung des roten Leuchtstoffes La112Eu01SMoO4 durch Komplexierung mit Zitronensäure 1 ,024 g Molybdän(IV)oxid werden unter leichtem Erwärmen in 10 ml H2O2 (30%) gelöst. Zu der gelben Lösung werden 4,608 g Zitronensäure, zusammen mit 10 ml dest. H2O gegeben. Anschließend werden 1 ,040 g La(NO3)x6 H2O und 0,714 g Eu(NO3)x6 H2O sowie 0,340 g NaNO3 zugegeben und auf 40 ml aufgefüllt. Die gelbe Lösung wird im Vakuum-Trockenschrank getrocknet, es bildet sich zunächst ein blauer Schaum, aus dem schließlich ein blaues Pulver resultiert. Anschließend wird der Feststoff 5 Stunden bei 600 0C geglüht.
Beispiel 8: Herstellung des roten Leuchtstoffes Lai,2Euo,8W04 durch Komplexierung mit Zitronensäure
0,9711 g Wolfram(IV)oxid werden unter leichtem Erwärmen in 10 ml H2O2
(30%) gelöst. Gleichzeitig wird eine Lösung von 0,7797 g La(NOs)3 -6 H2O, 0,5353 g Eu(NO3)3 -6 H2O und 1 ,8419 g Citronensäure in 40 ml H2O dargestellt und zu der blauen Wolframat-Lsg. gegeben. Die blaue Lösung wird im Vakuum-Trockenschrank getrocknet, es bildet sich zunächst ein blauer Schaum, aus dem schließlich ein blaues Pulver resultiert. Anschließend wird der Feststoff 5 Stunden bei 600 0C geglüht
Beispiel 9: Herstellung des roten Leuchtstoffes (Gdo.6Euo.4)2(W04)i.5Pθ4
Es werden 2,23 g GdCI3 X 6 H2O und 1,465 g EuCI3 X 6 H2O in 100 ml Ethy- lenglykol gelöst (Lösung 1).
Es werden 1 ,73 g Na2WO4 in 70 ml H2O gelöst (Lösung 2). Es werden 0,74 g K3PO4 in 70 ml Ethylenglykol gelöst (Lösung 3). In einem Erlenmeyerkolben werden 100 ml von Lösung 1 vorgelegt. Zu dieser werden zuerst 70 ml von Lösung 3 gegeben. Die Lösung trübt sich ein, wird aber nach kurzem Rühren wieder klar. Anschließend wird ein Gemisch aus 70 ml Lösung 2 und 5 ml NaOH-Lsg. (1M) zugetropft. Das Reaktionsgemisch wird in einen Dreihalskolben überführt und mind. 6 h unter Rühren und Rückfluss erhitzt.
Zu der Reaktionslösung werden 250 ml Aceton zugetropft. Anschließend wird der Niederschlag abzentrifugiert und noch ein Mal mit Aceton gewa- sehen. Das Produkt wird dann 4 Stunden bei 650 0C im Ofen geglüht.
Beispiel 10: Herstellung des grün emittierenden Leuchtstoffes Ba2SiO4=Eu
390 g Bariumcarbonat, 3,5 g Europium(lll)oxid, 63 g Kieselgel (SiO2) und 5,4 g Ammoniumchlorid werden durch mahlen vermischt. Die Mischung wird über einen Zeitraum von 8 h in CO-Atmosphäre bei 1100cC geglüht. Nach Feinmahlung werden weitere 5,4 g Ammoniumchlorid zugegeben und gut homogen vermischt. Diese Mischung wird nun wiederum in CO-
Atmosphäre bei 12000C über 14 h geglüht. Nach Mahlung wird das Pulver mit Wasser gewaschen, um überschüssige Halogenide zu entfernen, und an der Luft getrocknet.
Beispiel 11: Herstellung des grün emittierenden Leuchtstoffes Lu3AI5Oi2=Ce
537,6 g Ammoniumhydrogencarbonat werden in 3 Litern VE-Wasser gelöst. In ca. 400 ml VE-Wasser werden 205,216 g Aluminiumchlorid Hexa- hydrat, 228,293 g Lutetiumchlorid, wasserhaltig (x H2O) und 3,617 g Cer- chlorid Hexahydrat gelöst und zügig zur Hydrogencarbonatlösung zuge- tropft, dabei muss der pH-Wert durch Zugabe von konz. Ammoniak bei pH 8 gehalten werden. Anschließend wird noch eine Stunde weitergerührt. Nach dem Altern wird der Niederschlag abfiltriert und im Trockenschrank bei ca. 12O0C getrocknet.
Der getrocknete Niederschlag wird gemörsert und anschließend 4 Stunden bei 1000 °C an Luft kalziniert. Anschließend wird das Produkt erneut gemörsert und 8 Stunden bei 1700 0C in Formiergas kalziniert.
Beispiel 12: Herstellung einer LED und Einbau in eine Flüssigkristallanzeige
Der Leuchtstoff aus Beispiel 10 (grüner Leuchtstoff) und der rote Leuchtstoff aus Beispiel 6 werden im Mengen-Verhältnis von 1 :2,17 in beiden Komponenten A und B eines Silikonharzsystems OE 6336 der Fa. Dow
Corning mit Hilfe eines Taumelmischers vermischt, so dass die Leuchtstoffkonzentration in den beiden Komponenten A und B 10 wt-% beträgt. Dann werden in beide Mischungen noch 2,2 wt-% Kieselgel-Pulver der Fa. Merck zur Thixotropierung gegeben und die resultierenden Mischungen nochmals im Taumelmischer homogenisiert. Jeweils 5 ml der Komponente
A und 5 ml der Komponente B werden homogen vermischt und in eine Kartusche gefüllt, die mit dem Dosierventil eines Dispensers verbunden wird. In dem Dispenser werden COB (Chip on Board) Roh-LEDs, bestehend aus gebondeten InGaN-Chips mit einer Oberfläche von jeweils 1 mm2, welche bei 450 nm Wellenlänge emittieren, fixiert. Mittels der xyz-Positionierung des Dispenserventils werden auf jeden Chip Dome aufgebracht. Die Dome bestehen aus der thixotropierten Mischung aus den beiden Silikonkomponenten und den beiden Leuchtstoffen, sowie des Kieselgelpulvers. Die derart behandelten COB-LEDs werden danach einer Temperatur von 15O0C ausgesetzt, bei der das Silikon verfestigt wird. Die LEDs können nun in Betrieb genommen werden und emittieren weißes Licht einer Farbtemperatur von 6000 K.
Mehrere der oben hergestellten LEDs werden dann in ein Hintergrundbeleuchtungssystem einer Flüssigkristallanzeige eingebaut.
Beschreibung der Zeichnungen
Im folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden:
Abb.1 zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeige (direct-lit-Ausführung) (1 = LCD-Einheit ohne Hinter- grundbeleuchtung; 2 = Hintergrundbeleuchtungseinheit; 3 = Diffusor; 4 =
LED mit erfindungsgemäßer Leuchtstoffschicht; 5 = homogener Lichtstrom der Hintergrundbeleuchtungseinheit)
Abb. 2: zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Flüs- sigkristallanzeige (side-lit-Ausführung) (1 = LCD-Einheit ohne Hintergrundbeleuchtung; 2 = Hintergrundbeleuchtungseinheit; 3 = Diffusor; 4 = LED mit erfindungsgemäßer Leuchtstoffschicht; 5 = homogener Lichtstrom der Hintergrundbeleuchtungseinheit)

Claims

Patentansprüche
1. Flüssigkristallanzeige ausgestattet mit einem Hintergrundbeleuchtungssys- tem mit mindestens einer weißen Lichtquelle, welche mindestens eine Halbleiterdiode und mindestens eine Leuchtstoffschicht aus einer Kombination aus mindestens zwei Leuchtstoffen enthält, wobei mindestens ein Leuchtstoff rotes Licht und mindestens ein Leuchtstoff grünes Licht emittiert.
2. Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die weiße Lichtquelle einen lumineszenten IndiumAluminiumGalliumNitrid- Halbleiter, insbesondere der Formel InjGajAlkN, wobei 0 < i, 0 < j, 0 < k, und i+j+k=1 enthält.
3. Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die weiße Lichtquelle einen im Blauen emittierenden InGaN- Halbleiter enthält.
4. Flüssigkristallanzeige nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtstoffschicht einen rotemittierenden Leuchtstoff als Europium(lll)- oder Chrom(lll)-aktivierten Linienemitter enthält.
5. Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtstoffschicht als rot-emittierenden Leuchtstoff einen Europium(lll)- o- der Chrom(lll)-aktivierten Linienemitter ausgewählt aus der Gruppe AI2O3:Cr, Nao.5Gdo.3Euo.2WO4 , Nao.5Yo.4Euo.-i MoO4 , Nao.5Lao.3Euo.2WO4 , Nao.5La0.3Euo.2MoO4 , Na01SLa0 3Eu0 2 (WO4)o.5(MoO4)o.5, LaI2Eu0 8MoO4 , LaI 2Eu0 8WO4 , (Gd0.6Eu0.4)2(WO4)1.5PO4 enthält.
6. Flüssigkristallanzeige nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtstoffschicht einen grünemittierenden Leuchtstoff als Cer (Hl)- oder Europium(ll)-aktivierten Leuchtstoff ausgewählt aus der Gruppe der Thiogallate, Silikate, Oxonitridosilikate, Aluminate, Nitride oder Granate enthält.
7. Hintergrundbeleuchtungssystem mit mindestens einer weißen Lichtquelle, welche mindestens eine Halbleiterdiode und mindestens eine Leuchtstoffschicht aus einer Kombination aus mindestens zwei Leuchtstoffen, die rotes und grünes Licht emittieren, enthält.
8. Hintergrundbeleuchtungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die weiße Lichtquelle einen lumineszenten IndiumAluminiumGallium- Nitrid-Halbleiter, insbesondere der Formel InjGajAlkN, wobei 0 < i, 0 < j, 0 < k, und i+j+k=1 enthält.
9. Hintergrundbeleuchtungssystem nach Anspruch 7 und/oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die weiße Lichtquelle einen im Blauen emittierenden In- GaN-Halbleiter enthält.
10. Hintergrundbeleuchtungssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtstoffschicht einen rotemittierenden Leuchtstoff als Europium(lll)- oder Chrom(lll)-aktivierten Linienemitter enthält.
11. Hintergrundbeleuchtungssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtstoffschicht einen rotemittierenden Leuchtstoff als Europium- oder Chrom-aktivierten Linienemitter ausgewählt aus der Gruppe AI2O3:Cr, Nao.5Gdo.3Euo.2WO4 , Na0.5Yo.4Eu0.iMoO4 , NaO1SLa03Eu02WO4 , Na0 5La0 3Eu02MoO4 , Na0^La0 3Eu0-2 (WO4)o.5(MoO4)o.5, LaL2Eu0 8MoO4 , La1 2Eu0 8WO4 , (Gd0.6Euo.4)2(WO4)i 5PO4 enthält.
12. Hintergrundbeleuchtungssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtstoffschicht einen grünemittierenden Leuchtstoff als Cer(lll)- oder Europium(ll)-aktivierten Leuchtstoff ausgewählt aus der Gruppe der Thiogallate, Silikate, Oxonitridosilikate, Aluminate, Nitride oder Granate enthält.
13. Weiße Lichtquelle, welche einen im Blauen emittierenden IndiumAlumini- umGalliumNitrid-Halbleiter, insbesondere der Formel lnjGajAlkN, wobei 0 < i, 0 < j, 0 < k, und i+j+k=1 ist, enthält sowie eine Leuchtstoffschicht mit einer Kombination aus mindestens zwei Leuchtstoffen, die rotes und grünes Licht emittieren.
14. Weiße Lichtquelle nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen einen im Blauen emittierenden InGaN-Halbleiter enthält.
15. Weiße Lichtquelle nach Anspruch 13 und /oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtstoffschicht einen rot-emittierenden Leuchtstoff als Europi-
Um(III)- oder Chrom(lll)-aktivierten Linienemitter enthält.
16. Weiße Lichtquelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtstoffschicht einen grün-emittierenden Leuchtstoff als als Cer(lll)- oder Europium(ll)-aktivierten Leuchtstoff ausgewählt aus der Gruppe der Thiogallate, Silikate, Oxonitridosilikate, Aluminate, Nitride oder Granate enthält.
17. Verfahren zur Herstellung einer Flüssigkristallanzeige ausgestattet mit einem Hintergrundbeleuchtungssystem mit einer weißen Lichtquelle, umfassend die folgenden Schritte: • Herstellung von mindestens einer LED, die aus einem im Blauen emittierenden InGaAIN-Halbleiter, insbesondere der Formel lnjGajAlkN, wobei 0 < i, 0 < j, 0 < k, und i+j+k=1 ist, sowie aus einer Leuchtstoffschicht, die eine Kombination aus einem rot- und grün-emittierenden Leuchtstoff enthält, aufgebaut wird.
• Einbau ein oder mehrerer LEDs in ein Gehäuse zu einem Hintergrundbeleuchtungssystem, enthaltend Diffusoren und Reflektoren.
• das Hintergrundbeleuchtungssystem wird mit einer entsprechenden Flüssigkristall-Einheit, enthaltend eine Frontplatte mit einem Farbfiltersystem, zur Flüssigkristallanzeige zusammengesetzt.
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