TWI701318B - 彩色液晶顯示器及顯示器背光 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種顯示器背光，其包括：一激發源(42)，其用於產生具有445 nm至465 nm之一範圍內之一主發射波長之藍色激發光；一紅色光致發光材料，其具有610 nm至650 nm之一範圍內之一峰值發射波長；及一銪活化硫化物磷光體，其具有525 nm至545 nm之一範圍內之一峰值發射波長。

Description

彩色液晶顯示器及顯示器背光
本發明係關於彩色液晶顯示器(LCD)，且特定言之，本發明係關於用於操作高色域彩色LCD之背光配置。
彩色LCD在包含電視、電腦監視器、膝上型電腦、平板電腦及智慧型電話之各種電子裝置中得到應用。眾所周知，大多數彩色LCD包括一液晶(LC)顯示器面板及用於操作顯示器面板之一發白光背光。
本發明旨在提高LCD背光及彩色LCD之色域，其中色域係指顯示器可產生之整個色彩範圍。本發明進一步旨在提高LCD背光及彩色LCD之發光效率。
本發明之實施例係關於包含紅色及綠色光致發光材料(例如磷光體、量子點、有機染料或其等之組合)之彩色LCD及顯示器背光，該等紅色及綠色光致發光材料在由激發光(通常為藍光)激發時產生用於操作顯示器之白光。
根據一或多個實施例，提供一種背光，其包括一銪活化硫化物磷光體。該銪活化硫化物磷光體可具有基於MA2 S4 :Eu之一通用組合物，其中M係Mg、Ca、Sr及Ba之至少一者，A係Ga、Al、In、La及Y之至少一者。在一些實施例中，該銪活化硫化物磷光體包括鍶、鎵及硫且具有SrGa2 S4 :Eu之一通用組合物及晶體結構。在一些實施例中，該銪活化硫化物磷光體具有一通用組合物(M)(A)2 S4 :Eu, Mʹ, Aʹ，其中M係Mg、Ca、Sr及Ba之至少一者，M'係Li、Na及K之至少一者，A係Ga、Al及In之至少一者，且A'係Si、Ge、La、Y及Ti之至少一者。在此化學式中，摻雜物Eu、Mʹ及Aʹ可存在於取代位置或填隙位置中。在一些實施例中，該銪活化硫化物磷光體可具有一組合物(M,Mʹ)(A,Aʹ)2 S4 :Eu，其中M係Mg、Ca、Sr及Ba之至少一者，M'係Li、Na及K之至少一者，A係Ga、Al、In、La及Y之至少一者，且A'係Si、Ge及Ti之至少一者；其中在MA2 S4 結晶晶格中，M'取代M且A'取代A。該紅色光致發光材料及/或該銪活化硫化物磷光體可包括一波長轉換層，其定位於包括用於產生激發光之一激發源(通常為一藍色LED)之一或多個發光裝置之遠端處。在其他實施例中，該紅色光致發光材料及/或該銪活化硫化物磷光體之一或兩者可定位於該一或多個發光裝置中。通常，該波長轉換層構成該背光之一部分，但其可被視為構成顯示器之一部分。通常包括一膜之該波長轉換層具有對應於顯示器之大小的一大小。該波長轉換層可與已知顯示器/背光之漫射層結合或用於替換已知顯示器/背光之漫射層。該紅色光致發光材料可包括一磷光體材料、量子點、有機染料及其等之組合。
根據一或多個實施例，一種顯示器背光包括：一激發源，其用於產生具有445 nm至465 nm之一範圍內之一主發射波長之藍色激發光；一紅色光致發光材料，其具有610 nm至650 nm之一範圍內之一峰值發射波長；一銪活化硫化物磷光體，其具有525 nm至545 nm之一範圍內之一峰值發射波長；及一波長轉換層，其定位於該激發源之遠端處，其中該波長轉換層包括該紅色光致發光材料及該銪活化硫化物磷光體之至少一者。在一些實施例中，該銪活化硫化物磷光體產生具有535 nm至540 nm之一範圍內之一峰值發射波長之光。使用一銪活化硫化物磷光體之一特定益處在於此可提高背光/顯示器之發光效率。該銪活化硫化物磷光體有利地包括鍶(Sr)、鎵(Ga)及硫(S)。在一些實施例中，該銪活化硫化物磷光體具有SrGa2 S4 :Eu之一通用組合物及晶體結構。該硫化物磷光體可進一步包括諸如鹼土金屬或鹵素之元素且可經塗佈以提高其可靠性。
在一些實施例中，該銪活化硫化物磷光體定位於包含該等激發源之一或多個發光裝置遠端處之該波長轉換層中。由於一些銪活化硫化物磷光體(更特定言之，SrGa2 S4 :Eu)會存在熱淬滅問題，所以將此磷光體材料定位於發光裝置(LED晶片)遠端處之該波長轉換層中提供該磷光體之一較低操作溫度環境，可改善熱猝滅問題。將該銪活化硫化物磷光體定位於一單獨波長轉換層中且將該紅色光致發光材料定位於該一或多個發光裝置中(即，紅色及綠色兩者不定位於相同實體位置中)之另一益處在於此可提高該背光之發光效率。發光效率之提高部分歸因於該(等)發光裝置(小面積)與該波長轉換層(大面積)之間的相對大小差，且此面積差可最小化由該(等)發光裝置中之該紅色光致發光材料吸收之綠光。另外，由於將該綠色銪活化硫化物磷光體定位於該(等)發光裝置下游之該波長轉換層中，所以無法激發該銪活化硫化物磷光體之較長波長(較低能量)紅光將能夠很少或不被吸收地穿過該波長轉換層以藉此提高發光效率。
在實施例中，該紅色光致發光材料可包括一錳活化氟化物磷光體。在一些實施例中，該錳活化氟化物磷光體包括組合物K2 SiF6 :Mn4+ (KSF)之一錳活化六氟矽酸鉀磷光體或組合物K2 GeF6 :Mn4+ (KGF)之一錳活化六氟鍺酸鉀磷光體。該錳活化氟化物磷光體可包括以下組合物之一磷光體：K2 TiF6 :Mn4+ 、K2 SnF6 :Mn4+ 、Na2 TiF6 :Mn4+ 、Na2 ZrF6 :Mn4+ 、Cs2 SiF6 :Mn4+ 、Cs2 TiF6 :Mn4+ 、Rb2 SiF6 :Mn4+ 、Rb2 TiF6 :Mn4+ 、K3 ZrF7 :Mn4+ 、K3 NbF7 :Mn4+ 、K3 TaF7 :Mn4+ 、K3 GdF6 :Mn4+ 、K3 LaF6 :Mn4+ 或K3 YF6 :Mn4+ 。當使用一錳活化氟化物磷光體(更特定言之(但不排他) KSF及/或KGF)時，其較佳包含於包含該激發源之該一或多個發光裝置內。與使KSF或KGF磷光體包含於該波長轉換層中相比，使KSF或KGF磷光體包含於該(等)發光裝置中之一特定益處係實質上減少磷光體之使用。KSF及KGF具有一低藍光(激發)吸收效率以需要使用高材料固體負荷。在諸如電視、電腦及平板電腦之大型彩色LCD中，將此材料用於大面積波長轉換層中會是極其昂貴的。在本發明之一實施例中，該銪活化硫化物磷光體及該紅色光致發光材料定位於該波長轉換層中。
在本發明之各種實施例中，背光包括一紅色光致發光材料及一綠色銪活化硫化物磷光體，此背光可具有包含NTSC ((美國)國家電視系統委員會)之至少95%色域及/或DCI-P3 (數位電影倡議) RGB色彩空間標準之至少100%色域之一發射光譜。此一色域與基於QD (不含鎘)之背光相當且超過由KSF及β-SiAlON組成之已知背光。在本專利說明書中，一高色域背光及/或彩色顯示器係指能夠產生NTSC之至少95%及/或DCI-P3 RGB色彩空間標準之至少100%之彩色光之一背光/顯示器。
在各種實施例中，該背光可具有包括紅光、綠光及藍光發射峰值之一發射光譜，其中該紅光峰值具有色度座標CIE x=0.6700至0.6950、CIE y=0.3300至0.2950，該綠光峰值具有色度座標CIE x=0.1950至0.2950、CIE y=0.7250至0.6250，且該藍光峰值具有色度座標CIE x=0.1600至0.1400、CIE y=0.0180至0.0600。
在包括一波長轉換層之各種實施例中，該波長轉換層包括與背光之其他組件分開製造之一單獨膜。在其他實施例中，光致發光波長轉換層可製造為背光或顯示器之另一組件之一部分，例如，其可直接沈積至背光或顯示器之一組件上，即，與該組件直接接觸。
在各種實施例中，本發明之背光可包括側照式或直照式配置。
在側照式配置中，該背光進一步包括一光導，且該發光裝置經組態以將光耦合至該光導之至少一邊緣中且該波長轉換層安置於該光導之相鄰處。在一些實施例中，該波長轉換層與該光導直接接觸。為提高發射亮度，該背光可進一步包括一增亮膜(BEF)且該波長轉換層安置於該光導與該增亮膜之間。該波長轉換層可與該BEF直接接觸。
在一些側照式配置中，該背光可進一步包括一光反射面且該波長轉換層安置於該光反射面與該光導之間。該波長轉換層可與該光導直接接觸或與該光反射面直接接觸。
在直照式配置中，該背光可進一步包括一增亮膜(BEF)且該波長轉換層安置於該增亮膜之相鄰處。該波長轉換層可與該BEF直接接觸。
在本發明之各種實施例中，該波長轉換層可進一步包括一光散射材料之粒子。包含一光散射材料之粒子可提高來自該波長轉換層之光發射之均勻性且可無需已知顯示器中所常用之一單獨光漫射層。另外，將一光散射材料之粒子與該波長轉換層之該等紅色或綠色光致發光材料結合可導致由該光致發光波長轉換層產生更多光及產生一給定色彩光所需之光致發光材料之數量實質上減少高達40%。鑑於光致發光材料之相對較高成本，包含一光散射材料可導致諸如平板電腦、膝上型電腦、TV及監視器之較大顯示器之製造成本顯著降低。另外，該發光裝置可進一步包括一光散射材料之粒子。
該光散射材料可包括(例如)以下粒子：氧化鋅(ZnO)、二氧化矽(SiO2 )、二氧化鈦(TiO2 )、氧化鎂(MgO)、硫酸鋇(BaSO4 )、氧化鋁(Al2 O3 )或其等之組合。該等光散射材料粒子可具有一平均粒徑，使得其等散射比光致發光產生之紅光或綠光多之激發光。在一些實施例中，該等光漫射材料粒子具有200 nm或200 nm以下之一平均粒徑(D50)，通常為100 nm至150 nm。
根據一或多個實施例，提供一背光，其中該等紅色及綠色光致發光材料沿該背光/顯示器之光路徑定位於不同實體位置處。例如，該等紅色及綠色光致發光材料之一者可定位於包含該激發源之該一或多個發光裝置內且另一光致發光材料定位於該一或多個發光裝置之遠端處所在之一光致發光波長轉換層中。在較佳實施例中，該紅色光致發光材料定位於該一或多個發光裝置內且該綠色光致發光材料定位於該光致發光波長轉換層內。在其他實施例中，該等紅色及綠色光致發光材料可定位於各自波長轉換層中或各自發光裝置內。該等紅色及綠色光致發光材料可包括一磷光體材料、量子點、有機染料及其等之組合。
根據一或多個實施例，一種顯示器背光包括：一或多個發光裝置，其包括一激發源及一紅色光致發光材料，該激發源用於產生具有445 nm至465 nm之一範圍內之一主發射波長之藍色激發光，該紅色光致發光材料具有610 nm至650 nm之一範圍內之一峰值發射波長；及一波長轉換層，其定位於該發光裝置之遠端處；該波長轉換層包括具有525 nm至545 nm之一範圍內之一峰值發射波長之一綠色光致發光材料。將該紅色光致發光材料定位於該一或多個發光裝置中且將該綠色光致發光材料定位於一單獨波長轉換層中(即，紅色及綠色兩者不定位於相同實體位置中)之一特定益處在於此可提高該背光之發光效率。如上文所討論，發光效率之提高部分歸因於該(等)發光裝置(小面積)與該波長轉換層(大面積)之間的大小差且此面積差可最小化由該(等)發光裝置中之該紅色光致發光材料吸收之綠光。另外，將綠色銪活化硫化物磷光體定位於該(等)發光裝置下游之該波長轉換層中使較長波長紅光能夠很少或不被吸收地穿過該波長轉換層以藉此提高發光效率。在一此配置中，該綠色光致發光材料可包括一β-SiAlON磷光體且該紅色光致發光材料可包括一基於IIA/IIB族硒硫化物之磷光體，例如，具有一組合物MSe1-x Sx :Eu，其中M係Mg、Ca、Sr、Ba及Zn之至少一者且0＜x＜1.0。
該綠色光致發光材料有利地包括一銪活化硫化物磷光體。該銪活化硫化物磷光體可具有基於MA2 S4 :Eu之一通用組合物，其中M係Mg、Ca、Sr及Ba之至少一者，A係Ga、Al、In、La及Y之至少一者。在一些實施例中，該銪活化硫化物磷光體包括鍶、鎵及硫且可具有一通用組合物及晶體結構SrGa2 S4 :Eu。在一些實施例中，該銪活化硫化物磷光體具有一通用組合物(M)(A)2 S4 :Eu, Mʹ, Aʹ，其中M係Mg、Ca、Sr及Ba之至少一者，M'係Li、Na及K之至少一者，A係Ga、Al及In之至少一者，且A'係Si、Ge、La、Y及Ti之至少一者。在此化學式中，摻雜物Eu、Mʹ及Aʹ可存在於取代位置或填隙位置中。在一些實施例中，該銪活化硫化物磷光體可具有一組合物(M,Mʹ)(A,Aʹ)2 S4 :Eu，其中M係Mg、Ca、Sr及Ba之至少一者，M'係Li、Na及K之至少一者，A係Ga、Al、In、La及Y之至少一者，且A'係Si、Ge及Ti之至少一者；其中在MA2 S4 結晶晶格中，M'取代M且A'取代A。該硫化物磷光體可進一步包括諸如鹼土金屬或鹵素之元素。使用一銪活化硫化物磷光體之一特定益處在於此可提高發光效率。由於SrGa2 S4 :Eu會存在熱淬滅問題，所以將此磷光體材料定位於該發光裝置(LED晶片)遠端處之該波長轉換層中提供該磷光體之一較低操作溫度環境，可改善熱猝滅問題。
另外或替代地，該綠色光致發光材料可包括一量子點材料。
在實施例中，該紅色光致發光材料可包括一錳活化氟化物磷光體。在一些實施例中，該錳活化氟化物磷光體包括組合物K2 SiF6 :Mn4+ (KSF)之一錳活化六氟矽酸鉀磷光體或組合物K2 GeF6 :Mn4+ (KGF)之一錳活化六氟鍺酸鉀磷光體。與使KSF或KGF磷光體包含於該波長轉換層中相比，將KSF或KGF磷光體用於該(等)發光裝置中之一特定益處係實質上減少紅色磷光體之使用。KSF及KGF具有一低藍光(激發)吸收效率以需要使用高材料固體負荷。在諸如電視、電腦及平板電腦之大型彩色LCD中，將此材料用於該大面積波長轉換層中將是極其昂貴的。將SrGa2 S4 :Eu磷光體用於該波長轉換層中之另一優點係避免其與KSF或KGF磷光體發生化學反應。在其他實施例中，該錳活化氟化物磷光體可包括選自由以下各者組成之群組之組合物之一磷光體：K2 TiF6 :Mn4+ 、K2 SnF6 :Mn4+ 、Na2 TiF6 :Mn4+ 、Na2 ZrF6 :Mn4+ 、Cs2 SiF6 :Mn4+ 、Cs2 TiF6 :Mn4+ 、Rb2 SiF6 :Mn4+ 、Rb2 TiF6 :Mn4+ 、K3 ZrF7 :Mn4+ 、K3 NbF7 :Mn4+ 、K3 TaF7 :Mn4+ 、K3 GdF6 :Mn4+ 、K3 LaF6 :Mn4+ 及K3 YF6 :Mn4+ 。
在本發明之各種實施例中，背光包括一錳活化氟化物紅色磷光體及一綠色硫化物磷光體，此背光可具有包含NTSC ((美國)國家電視系統委員會)之至少95%色域及/或DCI-P3 (數位電影倡議) RGB色彩空間標準之至少100%色域之一發射光譜。此一色域與基於QD (不含鎘)之背光相當且超過由KSF及β-SiAlON組成之已知背光之色域。在本專利說明書中，一高色域背光及/或彩色顯示器係指能夠產生NTSC之至少95%及/或DCI-P3 RGB色彩空間標準之至少100%之彩色光之一背光/顯示器。
在各種實施例中，該背光可具有包括紅光、綠光及藍光發射峰值之一發射光譜，其中該紅光峰值具有色度座標CIE x=0.6700至0.6950、CIE y=0.3300至0.2950，該綠光峰值具有色度座標CIE x=0.1950至0.2950、CIE y=0.7250至0.6250，且該藍光峰值具有色度座標CIE x=0.1600至0.1400、CIE y=0.0180至0.0600。
在各種實施例中，該波長轉換層包括與該背光之其他組件分開製造之一單獨膜。在其他實施例中，該光致發光波長轉換層可製造為該背光或顯示器之另一組件之一部分，例如，其可直接沈積至該背光或顯示器之一組件上，即，與該組件直接接觸。
在各種實施例中，本發明之背光可包括側照式或直照式配置。
在側照式配置中，該背光進一步包括一光導，且該發光裝置經組態以將光耦合至該光導之至少一邊緣中且該波長轉換層安置於該光導之相鄰處。在一些實施例中，該波長轉換層與該光導直接接觸。為提高發射亮度，該背光可進一步包括一增亮膜(BEF)且該波長轉換層安置於該光導與該增亮膜之間。該波長轉換層可與該BEF直接接觸。
在一些側照式配置中，該背光可進一步包括一光反射面且該波長轉換層安置於該光反射面與該光導之間。該波長轉換層可與該光導直接接觸或與該光反射面直接接觸。
在直照式配置中，該背光可進一步包括一增亮膜(BEF)且該波長轉換層安置於該增亮膜之相鄰處。該波長轉換層可與該BEF直接接觸。
在本發明之各種實施例中，該波長轉換層可進一步包括一光散射材料之粒子。包含一光散射材料之粒子可提高來自該波長轉換層之光發射之均勻性且可無需已知顯示器中所常用之一單獨光漫射層。另外，使一光散射材料之粒子與該波長轉換層之該等紅色或綠色光致發光材料結合可導致由該光致發光波長轉換層產生更多光及產生一給定色彩光所需之光致發光材料之數量實質上減少高達40%。鑑於光致發光材料之相對較高成本，包含一光散射材料可導致諸如平板電腦、膝上型電腦、TV及監視器之較大顯示器之製造成本顯著降低。另外，該發光裝置可進一步包括一光散射材料之粒子。
該光散射材料可包括(例如)以下粒子：氧化鋅(ZnO)、二氧化矽(SiO2 )、二氧化鈦(TiO2 )、氧化鎂(MgO)、硫酸鋇(BaSO4 )、氧化鋁(Al2 O3 )或其等之組合。該等光散射材料粒子可具有一平均粒徑，使得其等散射比光致發光產生之紅光或綠光多之激發光。在一些實施例中，該等光漫射材料粒子具有200 nm或200 nm以下之一平均粒徑(D50)，通常為100 nm至150 nm。
根據一或多個實施例，考量一種顯示器背光，其包括：一發光裝置，其包括一激發源及組合物K2 SiF6 :Mn4+ 之一錳活化六氟矽酸鉀磷光體，該激發源用於產生具有445 nm至465 nm之一範圍內之一主發射波長之藍色激發光；及一波長轉換層，其定位於該發光裝置之遠端處且包括具有525 nm至545 nm之一範圍內之一峰值發射波長之一綠色光致發光材料，該綠色光致發光材料包括鍶、鎵及硫，具有SrGa2 S4 :Eu之通用組合物及晶體結構。
該波長轉換層中之該綠色光致發光材料可包括一銪活化硫化物磷光體，其包括鍶、鎵及硫。
該銪活化硫化物磷光體可具有SrGa2 S4 :Eu之一通用組合物及晶體結構。
根據一或多個實施例，考量一種顯示器背光，其包括：一發光裝置，其包括一激發源及一紅色光致發光材料，該激發源用於產生具有445 nm至465 nm之一範圍內之一主發射波長之藍色激發光，該紅色光致發光材料具有610 nm至650 nm之一範圍內之一峰值發射波長；及一波長轉換層，其定位於該發光裝置之遠端處；該波長轉換層包括具有525 nm至545 nm之一範圍內之一峰值發射波長之一綠色光致發光材料，該綠色光致發光材料包括一量子點材料。
本發明之實施例係關於包含發紅光及發綠光光致發光材料(例如磷光體、量子點及/或有機染料)之彩色LCD背光，該等發紅光及發綠光光致發光材料在由激發光(通常為藍光)激發時產生用於操作顯示器之一組合白光輸出。
根據本發明之一些實施例，一種背光包括一銪活化硫化物磷光體，諸如(例如)基於MA2 S4 :Eu之通用組合物之一銪活化硫化物磷光體，其中M係Mg、Ca、Sr及Ba之至少一者，A係Ga、Al、In、La及Y之至少一者。在一些實施例中，該銪活化硫化物磷光體具有SrGa2 S4 :Eu之一通用組合物及晶體結構。該硫化物磷光體可進一步包括諸如鹵素之元素且可經塗佈以提高其可靠性。該紅色光致發光材料及/或該銪活化硫化物磷光體可包括一波長轉換層，其定位於包括用於產生激發光之一激發源(通常為一藍色LED)之一或多個發光裝置之遠端處。在其他實施例中，該紅色光致發光材料及/或該銪活化硫化物磷光體之一或兩者可定位於該一或多個發光裝置中。通常，該波長轉換層構成該背光之一部分，但其可被視為構成顯示器之一部分。通常包括一膜之該波長轉換層具有對應於顯示器之大小的一大小。該波長轉換層可與已知顯示器/背光之漫射層結合或用於替換已知顯示器/背光之漫射層。該紅色光致發光材料可包括一磷光體材料、量子點、有機染料及其等之組合。
根據本發明之其他實施例，一種背光包括使紅色及綠色光致發光材料沿背光/顯示器之光路徑定位於不同實體位置處。例如，該等紅色及綠色光致發光材料可定位於該背光之單獨組件內，即，定位於單獨實體位置處，其中一光致發光材料定位於含有一激發源(通常為一藍色LED)之一發光封裝中且另一光致發光材料定位於該發光封裝之遠端處所在之一光致發光波長轉換層中。本說明書中之「遠端處」意謂兩個組件經空間分離以(諸如)減少組件之間的熱傳遞。該等組件可由空氣或透光介質分離。在較佳實施例中，該紅色光致發光材料定位於該一或多個發光裝置內且該綠色光致發光材料定位於該光致發光波長轉換層內。在其他實施例中，該等紅色及綠色光致發光材料可定位於各自波長轉換層中或各自發光裝置內。將該紅色光致發光材料定位於該一或多個發光裝置中且將該綠色光致發光材料定位於一單獨波長轉換層中之一特定益處在於此可提高該背光之發光效率。
現將參考圖式來詳細描述本發明之實施例，圖式提供為本發明之繪示性實例以使熟習技術者能夠實踐本發明。顯而易見，以下圖式及實例不意謂使本發明之範疇受限於一單一實施例，而是可藉由所描述或所繪示元件之部分或完全互換來進行其他實施例。此外，儘管可使用已知組件來部分或完全實施本發明之特定元件，但將僅描述理解本發明所需之此等已知組件之部分且將省略此等已知組件之其他部分之詳細描述以免使本發明不清楚。在本說明書中，展示一單數組件之一實施例不應被視為限制；確切而言，除非本文中另有明確規定，否則本發明意欲涵蓋包含複數個相同組件之其他實施例，且反之亦然。此外，除非本身明確闡述，否則申請人不意欲認為本說明書或申請專利範圍中之任何術語具有一不常見或特殊含義。此外，本發明涵蓋本文中依繪示方式提及之已知組件之當前及未來已知等效物。在整個說明書中，相同元件符號用於標示相同構件。
參考圖1，其展示根據本發明之一實施例所形成之一透光彩色LCD (液晶顯示器) 100之一示意性橫截面表示。彩色LCD 100包括一LC (液晶)顯示器面板102及一顯示器背光104。背光104 (圖7至圖9)可操作以產生用於操作LC顯示器面板102之白光140。
LC顯示器面板
如圖1中所展示，LC顯示器面板102包括一透明(透光)前(發光/發射影像)板106、一透明背板108及填充前板106與背板108之間的容積之一液晶(LC) 110。
如圖2中所展示，前板106可包括一玻璃板112，其上表面(即，包括顯示器之觀看面114之板之表面)上具有一第一偏光濾光層116。前板之最外觀看面可視情況進一步包括一抗反射層118。玻璃板112可在其下側(即，面向液晶(LC) 110之前板106之表面)上進一步包括一彩色濾光板120及一透光共同電極平面122 (例如透明氧化銦錫(ITO))。
彩色濾光板120包括分別容許透射紅光(R)、綠光(G)及藍光(B)之不同色彩子像素濾光元件124、126、128之一陣列。顯示器之各單位像素130包括三個子像素濾光元件124、126、128之一群組。圖3係彩色濾光板120之一單位像素130之一示意圖。如圖中所展示，各RGB子像素124、126、128包括一各自彩色濾光器顏料(通常為一有機染料)，其僅容許對應於子像素之色彩之光穿過。RGB子像素元件124、126、128可沈積於玻璃板112上且不透明分隔物/壁(黑色基質) 132介於子像素124、126、128之各者之間。黑色基質132可形成為一金屬(諸如(例如)鉻)柵格遮罩以界定子像素124、126、128且提供子像素與單位像素130之間的一不透明間隙。為最小化來自黑色基質之反射，可使用Cr及CrOx之一雙層，但該等層當然可包括除Cr及CrOx之外的材料。可使用包含光微影之方法來圖案化可濺鍍沈積於光致發光材料下方或光致發光材料上方之黑色基質膜。圖4展示針對TV應用所最佳化之一Hisense濾光板之紅色(R)、綠色(G)及藍色(B)濾光元件之濾光特性，透光率對波長。
參考圖5，背板108可包括一玻璃板134，其上表面(面向LC之表面)上具有一TFT (薄膜電晶體)層136。TFT層136包括一TFT陣列，其中存在對應於各單位像素130之各個別色彩子像素124、126、128之一電晶體。各TFT可操作以選擇性地控制光穿過其對應子像素。在玻璃板134之一下表面上提供一第二偏光濾光層138。兩個偏光濾光器116及138之偏光方向彼此垂直對準。
背光
背光104可操作以產生及發射來自一前發光面142 (面向顯示器面板之背面之上表面，圖7)之白光140以操作LC顯示器面板102。
背光：發光裝置
圖6係根據一些實施例之一發光裝置146之一示意性橫截面表示。發光裝置146可操作以產生包括以下之一組合之複合光：藍色激發光；及紅色光致發光光(峰值發射波長610 nm至650 nm)或綠色光致發光光(峰值發射波長530 nm至545 nm)之一者。
如圖6中所展示，裝置146可包括收容於一封裝內之一發藍光GaN LED晶片42 (主發射波長445 nm至465 nm)(較佳為445 nm至455nm)。可(例如)包括一低溫共燒陶瓷(LTCC)或高溫聚合物之封裝包括上體部分44及下體部分46。上體部分44界定通常呈圓形形狀之一凹槽48，其經組態以接納一或多個LED晶片42。封裝進一步包括電連接器50及52，其等亦界定凹槽48之底部上之對應電極接觸墊54及56。可使用(諸如)黏著劑或焊料來將LED晶片42安裝至定位於凹槽48之底部上之一導熱墊58。使用接線60及62來將LED晶片之電極墊電連接至封裝之底部上之對應電極接觸墊54及56且使用載有一光致發光材料(諸如一磷光體)之一透光(透明)聚合物材料64 (通常為聚矽氧)來完全填充凹槽48，使得LED晶片42之曝露表面由磷光體/聚合物材料混合物覆蓋。為提高裝置之發射亮度，凹槽48之壁可傾斜且具有一光反射面。根據本發明，光致發光材料包括一發綠光或發紅光光致發光材料。在較佳實施例中，紅色或綠色光致發光材料包括窄頻磷光體。在操作中，發光裝置146產生包括以下之一組合之複合光148：來自LED晶片42之藍色激發光；及由光致發光材料回應於由藍色激發光激發而產生之光致發光光。取決於存在於發光裝置中之光致發光材料，光致發光光可為綠色或紅色。
如圖7中所展示，背光104可包括具有一光導(波導) 144之一側照式配置，其中一或多個發光裝置146沿光導144之一或多個邊緣定位。如圖中所指示，光導144可為平坦的；但在一些實施例中，其可呈錐形(楔形)以促進自光導之一前發光面(如圖7中所展示，面向顯示器面板之上表面)更均勻地發射複合光。發光裝置146經組態使得在操作中，其產生複合光148，複合光148耦合至光導144之一或多個邊緣中且接著在光導144之整個體積中藉由全內反射來引導且最終自光導144之前表面(面向顯示器面板102之上表面)發射。如圖7中所展示且為防止光自背光104洩漏，光導144之後表面(所展示之下表面)可包括一光反射層(表面) 150，諸如來自3M之VikuitiTM ESR (增強光譜反射器)膜。
在光導144之一前發光面(所展示之上表面)上提供一光致發光波長轉換層152及一增亮膜(BEF) 154。在圖7所繪示之實施例中，光致發光波長轉換層152安置於光導144與BEF 154之間。
背光：增亮膜(BEF)
增亮膜(BEF)(亦稱為稜鏡片)包括一精密微結構光學膜且將來自背光之光140發射控制於一固定角(通常為70度)內，藉此提高背光之發光效率。通常，BEF包括膜之一發光面上之一微稜鏡陣列且可使亮度提高40%至60%。BEF 154可包括一單一BEF或多個BEF之一組合，且可在後一情況中達成更多亮度提高。適合BEF之實例包含來自3M之VikuitiTM BEF II或來自MNTech之稜鏡片。在一些實施例中，BEF 154可包括一多功能稜鏡片(MFPS)，其將一稜鏡片與一漫射膜整合且可具有比一普通稜鏡片高之一發光效率。在一些實施例中，BEF 154可包括一微透鏡膜稜鏡片(MLFPS)，諸如購自MNTech之微透鏡膜稜鏡片。
背光：光致發光波長轉換層
為簡潔起見，在以下描述中，光致發光波長轉換層將指稱「光致發光層」。
光致發光層152含有一發紅光或發綠光光致發光材料且在操作中轉換由裝置146產生之複合光148之藍色激發光之至少一部分以產生用於操作LC顯示器面板104之一白光發射產物140。更明確而言，光致發光層152含有一可藍光激發之發紅光(峰值發射波長λpe =600 nm至650 nm)光致發光材料或發綠光(峰值發射波長λpe =530 nm至545 nm)光致發光材料。光致發光產生之光158及複合光148之組合導致一白光發射產物140。為最佳化顯示器之效率及色域，選擇發紅光及發綠光光致發光材料以使其峰值發射(PE)波長λpe 與其對應彩色濾光元件之透射特性匹配。較佳地，發綠光光致發光材料具有一峰值發射波長λpe ≈535 nm。為最大化顯示器色域及效率，存在於發光裝置146中之發紅光及/或發綠光光致發光材料及光致發光層152較佳包括窄頻光致發光材料，其包含具有約50 nm或50 nm以下之一FWHM (半高全寬)之一發射峰值。
發紅光及發綠光光致發光材料可包括磷光體材料、量子點(QD)、有機染料或其等之組合。僅出於繪示之目的，當前描述將所體現之光致發光材料特指為磷光體材料。磷光體材料可包括無機及有機磷光體材料。無機磷光體可包括鋁酸鹽、矽酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽、硫酸鹽、氯化物、氟化物或氮化物磷光體材料。眾所周知，磷光體材料摻雜有稱為活化劑之一稀土元素。活化劑通常包括二價銪、鈰或四價錳。諸如鹵素之摻雜物可取代性或填隙性地併入至晶格中且可(例如)駐留於主體材料之晶格位置上及/或填隙性地駐留於主體材料內。
發紅光磷光體材料
在本專利說明書中，一發紅光磷光體係指產生具有610 nm至650 nm之一範圍內(即，可見光譜之橘色至紅色區域中)之一峰值發射波長之光之一磷光體材料。較佳地，發紅光磷光體係一窄頻磷光體材料且具有小於約50 nm之一半最大發射強度全寬。表1中給出適合用於發光裝置146及光致發光層152中之發紅光磷光體材料之實例。
Figure 107117468-A0304-0001
窄頻紅色磷光體：錳活化氟化物磷光體
錳活化氟化物磷光體之一實例係錳活化六氟矽酸鉀磷光體(KSF)——K2 SiF6 :Mn4+ 。此一磷光體之一實例係來自美國加州弗里蒙特市之Intematix公司之NR6931 KSF磷光體，其具有約632 nm之一峰值發射波長。KSF磷光體可由藍色激發光激發且產生具有約631 nm至約632 nm之間的一峰值發射波長(λpe )及約5 nm至約10 nm之一FWHM (取決於其量測方式，即，寬度考量一單一峰值或兩個峰值)之紅光。其他錳活化磷光體可包含K2 GeF6 :Mn4+ 、K2 TiF6 :Mn4+ 、K2 SnF6 :Mn4+ 、Na2 TiF6 :Mn4+ 、Na2 ZrF6 :Mn4+ 、Cs2 SiF6 :Mn4+ 、Cs2 TiF6 :Mn4+ 、Rb2 SiF6 :Mn4+ 、Rb2 TiF6 :Mn4+ 、K3 ZrF7 :Mn4+ 、K3 NbF7 :Mn4+ 、K3 TaF7 :Mn4+ 、K3 GdF6 :Mn4+ 、K3 LaF6 :Mn4+ 及K3 YF6 :Mn4+ 。
窄頻紅色磷光體：基於IIA/IIB族硒硫化物之磷光體
基於IIA/IIB族硒硫化物之磷光體材料之一實例具有一組合物MSe1-x Sx :Eu，其中M係Mg、Ca、Sr、Ba及Zn之至少一者且0＜x＜1.0。此磷光體材料之一特定實例係CSS磷光體(CaSe1-x Sx :Eu)。2016年9月30日申請之共同待審美國專利申請案第15/282,551號中提供CSS磷光體之細節，該案之全文以引用方式併入本文中。美國專利申請案第15/282,551號中所描述之CSS窄頻紅色磷光體可用於本發明中。CSS磷光體之峰值發射波長可藉由改變組合物中之S/Se之比率來自600 nm調諧至650 nm且展現具有約48 nm至約60 nm之範圍內之FWHM之一窄頻紅色發射光譜(較長波長通常具有一較大FWHM值)。
發綠光磷光體材料
在本專利說明書中，一發綠光磷光體係指產生具有525 nm至545 nm之一範圍內(即，可見光譜之綠紅區域中)之一峰值發射波長之光之一磷光體材料。在一些實施例中，發綠光磷光體產生具有535 nm至540 nm之一範圍內之一峰值發射波長之光。較佳地，發綠光磷光體係一窄頻磷光體材料且具有小於約50 nm之一半最大發射強度全寬。表2中給出適合用於發光裝置146及光致發光層152中之發綠光磷光體材料之實例。
Figure 107117468-A0304-0002
發綠光磷光體材料：綠色硫化物磷光體 綠色硫化物磷光體材料之一實例具有基於MA2 S4 :Eu之一通用組合物，其中M係Mg、Ca、Sr及Ba之至少一者，A係Ga、Al、In、La及Y之至少一者。為提高可靠性，磷光體粒子可塗佈有選自由以下各者組成之材料群組之一或多個氧化物：氧化鋁、氧化矽、氧化鈦、氧化鋅、氧化鎂、氧化鋯及氧化鉻。此一磷光體之一實例係來自美國加州弗里蒙特市之Intematix公司之NBG磷光體，其具有約535 nm至約540 nm之間的一峰值發射波長。2018年5月3日公開之共同待審PCT專利公開案第WO2018/080936號中提供綠色氟化物磷光體之細節，該案之全文以引用方式併入本文中。PCT專利公開案WO2018/080936中所描述之綠色氟化物磷光體可用於本發明中。例如，一窄頻綠色磷光體可具有一組合物(M)(A)2 S4 :Eu, Mʹ, Aʹ，其中M係Mg、Ca、Sr及Ba之至少一者，M'係Li、Na及K之至少一者，A係Ga、Al及In之至少一者，且A'係Si、Ge、La、Y及Ti之至少一者。在後一化學式中，摻雜物Eu、Mʹ及Aʹ可存在於取代位置中，但亦可設想其他併入選項，諸如填隙位置。此外，綠色硫化物磷光體可具有一組合物(M,Mʹ)(A,Aʹ)2 S4 :Eu，其中M係Mg、Ca、Sr及Ba之至少一者，M'係Li、Na及K之至少一者，A係Ga、Al、In、La及Y之至少一者，且A'係Si、Ge及Ti之至少一者；其中在MA2 S4 結晶晶格中，M'取代M且A'取代A。在後一化學式中識別特定取代位置，但可設想存在替代取代位置；例如，可設想，為摻雜Li及Si，以下結構可提供Li之一替代取代位置：Sr(Ga1-2x Six Li2x )2 S4 :Eu，其中M係Mg、Ca、Sr及Ba之至少一者且A係Ga、Al、In、La及Y之至少一者；其中0＜x＜0.1。
量子點(QD)材料
一量子點(QD)係物質(例如半導體)之一部分，其激子被侷限於可由輻射能激發以發射一特定波長或波長範圍之光之所有三個空間維度上。QD可包括不同材料，例如硒化鎘(CdSe)。藉由與一QD之奈米晶體結構相關聯之量子侷限效應來實現由QD產生之光之色彩。各QD之能階與QD之實體大小直接相關。例如，較大QD (諸如紅色QD)可吸收及發射具有一相對較低能量(即，一相對較長波長)之光子。另一方面，綠色QD (其具有較小大小)可吸收及發射一相對較高能量(較短波長)之光子。適合QD之實例可包含CdZnSeS (硫化鎘鋅硒)、Cdx Zn1-x Se (硒化鎘鋅)、CdSex S1-x (硫化鎘硒)、CdTe (碲化鎘)、CdTex S1-x (硫化鎘碲)、InP (磷化銦)、Inx Ga1-x P (磷化銦鎵)、InAs (砷化銦)、CuInS2 (硫化銅銦)、CuInSe2 (硒化銅銦)、CuInSx Se2-x (硒化銅銦硫)、CuInx Ga1-x S2 (硫化銅銦鎵)、CuInx Ga1-x Se2 (硒化銅銦鎵)、CuInx Al1-x Se2 (硒化銅銦鋁)、CuGaS2 (硫化銅鎵)及CuInS2x ZnS1-x (硫化銅銦硫化鋅)。QD材料可包括核/殼奈米晶體，其含有一洋蔥狀結構中之不同材料。例如，上述例示性材料可用作核/殼奈米晶體之核材料。一材料中之核奈米晶體之光學性質可藉由生長另一材料之一磊晶型殼來更改。取決於要求，核/殼奈米晶體可具有一單一殼或多個殼。可基於能隙工程來選擇殼材料。例如，殼材料可具有大於核材料之一能隙，使得奈米晶體之殼可使光學活性核之表面與其周圍介質分離。就基於鎘之QD (例如CdSe QD)而言，可使用以下化學式來合成核/殼量子點：CdSe/ZnS、CdSe/CdS、CdSe/ZnSe、CdSe/CdS/ZnS或CdSe/ZnSe/ZnS。類似地，就CuInS2 量子點而言，可使用以下化學式來合成核/殼奈米晶體：CuInS2 /ZnS、CuInS2 /CdS、CuInS2 /CuGaS2 、CuInS2 /CuGaS2 /ZnS等等。
表3中給出適合量子點組合物之實例。
Figure 107117468-A0304-0003
存在實施根據本發明之背光之各種方式。例如，如上文所描述，在一些實施例中，發紅光光致發光材料可定位於發光裝置146中且發綠光光致發光材料定位於光致發光層152中。在其他實施例中，發綠光光致發光材料可定位於發光裝置146中且發紅光光致發光材料定位於光致發光層152中。可考量在其他實施例中將發紅光及發綠光光致發光材料兩者定位於光致發光層152中。應瞭解，在此等配置中，發光裝置146無需包含發紅光及發綠光光致發光材料且發光裝置146可僅產生藍色激發光。在一些配置中，發紅光及發綠光光致發光材料可作為一混合物併入光致發光層152中。在其他配置中，發紅光及發綠光光致發光材料可併入單獨各自光致發光層中。在本說明書之內文中，「光致發光層」涵蓋一單一層及多個層兩者，即，「光致發光層」包含「數個光致發光層」。不論紅色及綠色光致發光材料之位置如何，可依諸多方式實施光致發光層。
在一些實施例中，光致發光層152安置於BEF 154之相鄰處。當使用無機磷光體材料時，呈粒子形式之發紅光或發綠光磷光體可作為一混合物併入一可固化透光液體黏合劑材料中且使用(例如)網版印刷或狹縫模具式塗佈來將混合物作為一均勻層沈積於一透光基板上。在一些實施例中，BEF 154可包括透光基板且光致發光層152可直接沈積至BEF 154上。在本專利說明書中，「直接沈積」意謂「與…直接接觸」，即，層間不存在介入層或氣隙。當使用網版印刷來沈積光致發光層時，透光黏合劑材料可包括(例如)一透光可UV固化丙烯酸黏著劑，諸如來自美國印第安納州滑鐵盧市之STAR Technology之UVA4103透明基材。將光致發光層直接沈積至BEF上之一優點在於此可藉由消除光致發光層與BEF之間的一空氣界面來增加來自背光之光發射。否則，此一空氣界面會導致光更有可能在光致發光層內內反射且減少光耦合至BEF中。
在其他實施例中，光致發光層152可製造為一單獨膜且所得膜安置於光導144與BEF 154之間。當BEF 154之下表面包含一特徵圖案或表面紋理時，單獨製造光致發光層可為有利的。
例如，在一配置中，(例如)藉由網版印刷來將發紅光或發綠光磷光體及透光材料作為一均勻層沈積至一透光膜(諸如(例如) mylarTM )上。在其他實施例中，發紅光或發綠光磷光體可併入於一膜中且均質地分佈於整個膜中，膜接著可施加至BEF 154。
在其他實施例中，光致發光層152可安置於光導144之相鄰處。例如，在圖7中，光致發光層152安置於光導144與BEF 154之間以相鄰於光導144之前發光面(如圖中所展示，面向顯示器面板之上表面)。在一些實施例中，光致發光層152可直接沈積至光導144之前發光面上。將光致發光層直接沈積至光導之前表面上之一優點在於此可透過消除光導與光致發光層之間的一空氣界面來增加來自背光之總光發射。若存在此一空氣界面，則其會減少光自光導耦合至光致發光層中且減少來自背光之總光發射。
在其他實施例中，光致發光層152可製造為一單獨膜且所得膜接著施加至光導144之前發光面。當光導144之前發光面包含用於促進光自光導之一均勻光提取之一特徵圖案或紋理時，此一配置可為有利的。
在其他實施例中且如圖8中所指示，光致發光層152安置於光導144之後表面(所展示之下表面)與光反射層150之間。在一些實施例中，光致發光層152可直接沈積至光導144之後表面上。將光致發光層直接沈積至光導之後表面上之一優點在於此可透過消除光導與光致發光層之間的一空氣界面來增加來自背光之總光發射。若存在此一空氣界面，則其會減少光自光導耦合至光致發光層中且減少來自背光之總光發射。
在其他實施例中，光致發光層152可直接沈積至光反射層150上。將光致發光層直接沈積至光反射層150上之一優點在於此可透過消除光致發光層與光反射層之間的一空氣界面來增加來自背光之總光發射。若存在此一空氣界面，其會減少反向導引之光沿朝向背光之發光面142之一方向反射回。
在其他實施例中，光致發光層152可製造為一單獨膜且所得膜接著施加至光導144之後表面。當光導144之後發光面包含用於促進光自光導之一均勻光提取之一紋理特徵圖案時，此一配置可為有利的。
與利用白色LED之已知顯示器相比，具有一光致發光層之一優點在於：歸因於磷光體材料之光漫射性，此可無需一單獨光漫射層及消除相關聯界面損失且藉此提高顯示效率及降低生產成本。
然而，歸因於光致發光光產生之各向同性性質，藉由光致發光層中之發紅光或發綠光磷光體之光致發光光158將沿包含朝向光導144之方向之所有方向發射。為減小此光到達光導144之可能性，背光可進一步包括安置於光致發光層152與光導144之間的一光漫射層。
儘管在前述實施例中，背光係利用一光導之一側照式配置，但無吾人發現，本發明可用於包括組態於LC顯示器面板之表面上方之一發光裝置陣列之直照式背光中。圖9繪示此一實施例，其中含有發紅光或發綠光磷光體之一者之發光裝置146之一陣列提供於一光反射封閉體162之底部160上且一單獨光致發光層152提供於封閉體上。
在所描述之任何實施例(圖6至圖8)中，光致發光層152可進一步併入一光散射(漫射)材料(較佳為氧化鋅(ZnO))之粒子。光漫射材料可包括二氧化矽(SiO2 )、二氧化鈦(TiO2 )、氧化鎂(MgO)、硫酸鋇(BaSO4 )、氧化鋁(Al2 O3 )或其等之組合。包含一光散射材料可提高來自光致發光層之光發射之均勻性且可無需一單獨光漫射層。另外，使一光散射材料之粒子與發紅光或發綠光磷光體結合可導致由光致發光層產生更多光及產生一給定色彩光所需之磷光體材料之數量實質上減少高達40%。鑑於磷光體材料之相對較高成本，包含一便宜光散射材料可導致諸如平板電腦、膝上型電腦、TV及監視器之較大顯示器之製造成本顯著降低。2013年12月17日發佈之美國專利US 8,610,340中描述實施散射粒子之一例示性方法之更多細節，該專利之全文以引用方式併入本文中。光散射粒子之大小可經選擇以散射比由磷光體產生之光相對更多之激發光。在一些實施例中，光散射材料粒子具有200 nm或200 nm以下之一平均粒徑(D50)，通常為100 nm至150 nm。
如上文所描述，歸因於光致發光光產生之各向同性性質，光致發光光158將沿所有方向發射，其包含沿朝向光導144之方向發射。為減小此光到達光導144之可能性，背光可在一些實施例中進一步包括安置於光致發光層152與光導144之間的一光漫射層，即使光致發光層152已包含光散射材料。在其他實施例中，光致發光層152及光漫射層可製造為單獨膜且膜接著彼此施加。
實例性彩色顯示器背光
表4列出用於高色域LCD電視中之根據本發明之較佳實例性背光之細節。實例性背光較佳包括圖7中所繪示之側照式組態。
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在標示為BL.1之實例中，發紅光磷光體包括組合物K2 SiF6 :Mn4+ (KSF)、峰值發射波長λpe =632 nm之一窄頻發紅光錳活化六氟矽酸鉀磷光體且定位於發光裝置146中。發光裝置146包括一7020腔封裝，其含有具有約453 nm之一主發射波長之兩個300mW GaN LED晶片。KSF磷光體併入及均質分佈於一可UV固化透光聚矽氧囊封劑(例如Dow Corning OE-6370 HF光學囊封劑)中且混合物沈積於腔凹槽中以覆蓋LED晶片。
在BL.1中，發綠光磷光體包括組合物SrGa2 S4 :Eu、峰值波長λpe =536 nm之一窄帶發綠光硫化鍶鎵磷光體且定位於光致發光層152中。發綠光磷光體併入及均質分佈於一可UV固化透光丙烯酸黏合劑(來自STAR Technology之UVA4103)中且混合物作為厚度約50 µm之一層網版印刷於一約140 µm透光PET (聚對苯二甲酸乙二醇酯)膜上。
圖10展示BL.1之發光裝置146之發射光譜，強度(a.u.)對波長(nm)。
圖11展示BL.1之光致發光波長轉換層152之發射光譜，強度(a.u.)對波長(nm)。
圖12展示BEF 154之前及BEF 154之後之背光BL.1之發射光譜，強度(a.u.)對波長(nm)。
圖13展示背光BL.1之NTSC ((美國)國家電視系統委員會)比色法1953 (CIE 1931)標準之1931 CIE色彩座標及RGB色彩座標。
表5列出背光BL.1之光學特性。一AUO (AU Optronics公司)高色域彩色濾光特性用於計算併入背光BL.1之一LCD顯示器之紅光、綠光及藍光發射光譜。如自表5可見，根據本發明之背光BL.1可產生具有NTSC之100.7%色域(面積)及DCI-P3 RGB色彩空間標準之104.7%色域之光。為了比較，利用磷光體之已知高色域LCD顯示器具有約99%至約100%之一DCI-P3。更明確而言，測試已表明，根據本發明之背光具有包括紅光、綠光及藍光發射峰值之一發射光譜，其中紅光峰值具有色度座標CIE x=0.6700至0.6950、CIE y=0.3300至0.2950，綠光峰值具有色度座標CIE x=0.1950至0.2950、CIE y=0.7250至0.6250，且藍光峰值具有色度座標CIE x=0.1600至0.1400、CIE y=0.0180至0.0600。
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表6列出背光BL.2之光學特性。一AUO (AU Optronics公司)之高色域彩色濾光特性用於計算併入背光BL.2之一LCD顯示器之紅光、綠光及藍光發射光譜。如自表6可見，根據本發明之背光BL.2可產生具有NTSC之102.2%色域(面積)及DCI-P3 RGB色彩空間標準之106.6%色域之光。圖14展示AUO彩色濾光器120之前及AUO彩色濾光器120之後之背光BL.2 (調諧至DCI-P3白點)之發射光譜，強度(a.u.)對波長(nm)。
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表7列出背光BL.3之光學特性。一AUO (AU Optronics公司)高色域彩色濾光特性用於計算併入背光BL.3之一LCD顯示器之紅光、綠光及藍光發射光譜。如自表7可見，根據本發明之背光BL.3可產生具有NTSC之112.3%色域(面積)及DCI-P3 RGB色彩空間標準之117.2%色域之光。圖15展示AUO彩色濾光器120之前及AUO彩色濾光器120之後之背光BL.3 (調諧至DCI-P3白點)之發射光譜，強度(a.u.)對波長(nm)。
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更明確而言，測試已表明，根據本發明之背光具有包括紅光、綠光及藍光發射峰值之一發射光譜，其中紅光峰值具有色度座標CIE x=0.6700至0.6950、CIE y=0.3300至0.2950，綠光峰值具有色度座標CIE x=0.1950至0.2950、CIE y=0.7250至0.6250，且藍光峰值具有色度座標CIE x=0.1600至0.1400、CIE y=0.0180至0.0600。
表8列出NTSC ((美國)國家電視系統委員會)比色法1953 (CIE 1931)及DCI-P3 (數位電影倡議) RGB色彩空間標準之RGB色彩空間值。
Figure 107117468-A0304-0008
應瞭解，本發明不受限於所描述之特定實施例，而是可在本發明之範疇內作出變動。
例如，儘管在前述實施例中，發紅光及/或發綠光光致發光材料之一或兩者定位於光致發光層中，但可設想在進一步實施例中將發紅光及/或發綠光光致發光材料定位於一或多個發光裝置中以藉此無需一光致發光層。吾人發現，當發綠光光致發光材料包括一銪活化硫化物磷光體時，此一配置係尤其有利的。此外，其亦在發紅光光致發光材料包括一錳活化氟化物磷光體時為有利的。在一些配置中，發紅光及發綠光光致發光材料可以一混合物之形式併入相同發光裝置中或併入相同發光裝置中之單獨位置/層中。在其他配置中，發紅光及發綠光光致發光材料可定位於單獨各自發光裝置中。發明者已發現，此一配置可提高發光效率且提供複雜性降低、易製造及製造成本降低之優點。
應瞭解，以下條項構成本文中所界定之本發明之揭示內容之部分。更特定言之，本發明可由下文將詳述之條項之特徵之組合界定，且該等條項可用於修正本申請案之申請專利範圍內之特徵之組合。 1. 一種顯示器背光，其包括： 一激發源，其用於產生具有445 nm至465 nm之一範圍內之一主發射波長之藍色激發光； 一紅色光致發光材料，其具有610 nm至650 nm之一範圍內之一峰值發射波長；及 一銪活化硫化物磷光體，其具有525 nm至545 nm之一範圍內之一峰值發射波長。2. 如條項1之背光，其中該銪活化硫化物磷光體具有一通用組合物及晶體結構MA2 S4 :Eu，其中M係Mg、Ca、Sr及Ba之至少一者，A係Ga、Al、In、La及Y之至少一者。3. 如條項1或條項2之背光，其中該銪活化硫化物磷光體具有一通用組合物及晶體結構SrGa2 S4 :Eu。4. 如任何前述條項之背光，其進一步包括定位於該激發源之遠端處之一波長轉換層，其中該波長轉換層包括該紅色光致發光材料及該銪活化硫化物磷光體之至少一者。5. 如條項4之背光，其中該銪活化硫化物磷光體定位於該波長轉換層中。6. 如條項4或條項5之背光，其中該波長轉換層包括該紅色光致發光材料及該銪活化硫化物磷光體。7. 如任何前述條項之背光，其中該紅色光致發光材料包括一錳活化氟化物磷光體。8. 如條項7之背光，其中該錳活化氟化物磷光體包括組合物K2 SiF6 :Mn4+ 之一錳活化六氟矽酸鉀磷光體。9. 如條項7之背光，其中該錳活化氟化物磷光體包括組合物K2 GeF6 :Mn4+ 之一錳活化六氟鍺酸鉀磷光體。10. 如條項7之背光，其中該錳活化氟化物磷光體包括選自由以下各者組成之群組之組合物之一磷光體：K2 TiF6 :Mn4+ 、K2 SnF6 :Mn4+ 、Na2 TiF6 :Mn4+ 、Na2 ZrF6 :Mn4+ 、Cs2 SiF6 :Mn4+ 、Cs2 TiF6 :Mn4+ 、Rb2 SiF6 :Mn4+ 、Rb2 TiF6 :Mn4+ 、K3 ZrF7 :Mn4+ 、K3 NbF7 :Mn4+ 、K3 TaF7 :Mn4+ 、K3 GdF6 :Mn4+ 、K3 LaF6 :Mn4+ 及K3 YF6 :Mn4+ 。11. 如任何前述條項之背光，其中該紅色光致發光材料定位於包括該激發源之一發光裝置中。12. 如任何前述條項之背光，其中該背光具有包含NTSC RGB色彩空間標準之一至少95%色域之一發射光譜。13. 如任何前述條項之背光，其中該背光具有包含DCI-P3 RGB色彩空間標準之一至少100%色域之一發射光譜。14. 如任何前述條項之背光，其中該背光具有包括紅光、綠光及藍光發射峰值之一發射光譜，其中該紅光峰值具有色度座標CIE x=0.6700至0.6950、CIE y=0.3300至0.2950，該綠光峰值具有色度座標CIE x=0.1950至0.2950、CIE y=0.7250至0.6250，且該藍光峰值具有色度座標CIE x=0.1600至0.1400、CIE y=0.0180至0.0600。15. 如條項4至14中任一項之背光，其進一步包括一光導，其中該激發源經組態以將光耦合至該光導之至少一邊緣中，且其中該波長轉換層安置於該波導之一表面之相鄰處。16. 如條項15之背光，其中該波長轉換層與該光導直接接觸。17. 如條項15或條項16之背光，其進一步包括一增亮膜，其中該波長轉換層安置於該光導與該增亮膜之間。18. 如條項17之背光，其中該波長轉換層與該增亮膜直接接觸。19. 如條項15或條項16之背光，其進一步包括一光反射面，其中該波長轉換層安置於該光反射面與該光導之間。20. 如條項19之背光，其中該波長轉換層與該光反射面直接接觸。21. 如條項4至16中任一項之背光，其進一步包括一增亮膜且其中該波長轉換層安置於該增亮膜之相鄰處。22. 如條項21之背光，其中該波長轉換層與該增亮膜直接接觸。23. 如條項4至22中任一項之背光，其中該波長轉換層包括一光散射材料之粒子。24. 如條項23之背光，其中光散射材料之該等粒子選自由以下各者組成之群組：氧化鋅(ZnO)、二氧化矽(SiO2 )、二氧化鈦(TiO2 )、氧化鎂(MgO)、硫酸鋇(BaSO4 )、氧化鋁(Al2 O3 )及其等之組合。25. 如條項23或條項24之背光，其中光散射材料粒子具有200 nm或200 nm以下之一平均粒徑。26. 如條項23至25中任一項之背光，其中光散射材料粒子具有100 nm至150 nm之一平均粒徑。27. 一種顯示器背光，其包括： 一發光裝置，其包括一激發源及一紅色光致發光材料，該激發源用於產生具有445 nm至465 nm之一範圍內之一主發射波長之藍色激發光，該紅色光致發光材料具有610 nm至650 nm之一範圍內之一峰值發射波長；及 一波長轉換層，其定位於該發光裝置之遠端處，該波長轉換層包括具有525 nm至545 nm之一範圍內之一峰值發射波長之一綠色光致發光材料。28. 如條項27之背光，其中該綠色光致發光材料包括一銪活化硫化物磷光體。 29. 如條項28之背光，其中該銪活化硫化物磷光體具有一通用組合物及晶體結構MA2 S4 :Eu，其中M係Mg、Ca、Sr及Ba之至少一者，A係Ga、Al、In、La及Y之至少一者。30. 如條項28或條項29之背光，其中該銪活化硫化物磷光體具有一通用組合物及晶體結構SrGa2 S4 :Eu。31. 如條項27之背光，其中該綠色光致發光材料包括一量子點材料。32. 如條項27至31中任一項之背光，其中該紅色光致發光材料包括一錳活化氟化物磷光體。33. 如條項32之背光，其中該錳活化氟化物磷光體包括組合物K2 SiF6 :Mn4+ 之一錳活化六氟矽酸鉀磷光體。34. 如條項32之背光，其中該錳活化氟化物磷光體包括組合物K2 GeF6 :Mn4+ 之一錳活化六氟鍺酸鉀磷光體。35. 如條項32之背光，其中該錳活化氟化物磷光體包括選自由以下各者組成之群組之組合物之一磷光體：K2 TiF6 :Mn4+ 、K2 SnF6 :Mn4+ 、Na2 TiF6 :Mn4+ 、Na2 ZrF6 :Mn4+ 、Cs2 SiF6 :Mn4+ 、Cs2 TiF6 :Mn4+ 、Rb2 SiF6 :Mn4+ 、Rb2 TiF6 :Mn4+ 、K3 ZrF7 :Mn4+ 、K3 NbF7 :Mn4+ 、K3 TaF7 :Mn4+ 、K3 GdF6 :Mn4+ 、K3 LaF6 :Mn4+ 及K3 YF6 :Mn4+ 。36. 如條項27至35中任一項之背光，其中該背光具有包含NTSC RGB色彩空間標準之一至少95%色域之一發射光譜。37. 如條項27至36中任一項之背光，其中該背光具有包含DCI-P3 RGB色彩空間標準之一至少100%色域之一發射光譜。38. 如條項27至37中任一項之背光，其中該背光具有包括紅光、綠光及藍光發射峰值之一發射光譜，其中該紅光峰值具有色度座標CIE x=0.6700至0.6950、CIE y=0.3300至0.2950，該綠光峰值具有色度座標CIE x=0.1950至0.2950、CIE y=0.7250至0.6250，且該藍光峰值具有色度座標CIE x=0.1600至0.1400、CIE y=0.0180至0.0600。39. 如條項27至38中任一項之背光，其進一步包括一光導，其中該發光裝置經組態以將光耦合至該光導之至少一邊緣中，且其中該波長轉換層安置於該波導之一表面之相鄰處。40. 如條項39之背光，其中該波長轉換層與該光導直接接觸。41. 如條項39或條項40之背光，其進一步包括一增亮膜，其中該波長轉換層安置於該光導與該增亮膜之間。42. 如條項41之背光，其中該波長轉換層與該增亮膜直接接觸。43. 如條項39或條項40之背光，其進一步包括一光反射面，其中該波長轉換層安置於該光反射面與該光導之間。44. 如條項43之背光，其中該波長轉換層與該光反射面直接接觸。45. 如條項27之背光，其進一步包括一增亮膜且其中該波長轉換層安置於該增亮膜之相鄰處。46. 如條項45之背光，其中該波長轉換層與該增亮膜直接接觸。47. 如條項27至46中任一項之背光，其中該波長轉換層包括一光散射材料之粒子。48. 如條項47之背光，其中光散射材料之該等粒子選自由以下各者組成之群組：氧化鋅(ZnO)、二氧化矽(SiO2 )、二氧化鈦(TiO2 )、氧化鎂(MgO)、硫酸鋇(BaSO4 )、氧化鋁(Al2 O3 )及其等之組合。49. 如條項47或條項48之背光，其中光散射材料粒子具有200 nm或200 nm以下之一平均粒徑。50. 如條項47至49中任一項之背光，其中光散射材料粒子具有100 nm至150 nm之一平均粒徑。51. 一種顯示器背光，其包括： 一發光裝置，其包括一激發源及組合物K2 SiF6 :Mn4+ 之一錳活化六氟矽酸鉀磷光體，該激發源用於產生具有445 nm至465 nm之一範圍內之一主發射波長之藍色激發光；及 一波長轉換層，其定位於該發光裝置之遠端處且包括具有525 nm至545 nm之一範圍內之一峰值發射波長之一銪活化硫化物磷光體。52. 如條項51之背光，其中該銪活化硫化物磷光體具有一通用組合物及晶體結構MA2 S4 :Eu，其中M係Mg、Ca、Sr及Ba之至少一者，A係Ga、Al、In、La及Y之至少一者。53. 如條項51或條項52之背光，其中該銪活化硫化物磷光體具有SrGa2 S4 :Eu之一通用組合物及晶體結構。54. 如條項51至53中任一項之背光，其中該背光具有包含NTSC RGB色彩空間標準之一至少95%色域之一發射光譜。55. 如條項51至54中任一項之背光，其中該背光具有包含DCI-P3 RGB色彩空間標準之一至少100%色域之一發射光譜。56. 如條項51至55中任一項之背光，其中該背光具有包括紅光、綠光及藍光發射峰值之一發射光譜，其中該紅光峰值具有色度座標CIE x=0.6700至0.6950、CIE y=0.3300至0.2950，該綠光峰值具有色度座標CIE x=0.1950至0.2950、CIE y=0.7250至0.6250，且該藍光峰值具有色度座標CIE x=0.1600至0.1400、CIE y=0.0180至0.0600。57. 一種顯示器背光，其包括： 一發光裝置，其包括一激發源及一紅色光致發光材料，該激發源用於產生具有445 nm至465 nm之一範圍內之一主發射波長之藍色激發光，該紅色光致發光材料具有610 nm至650 nm之一範圍內之一峰值發射波長；及 一波長轉換層，其定位於該發光裝置之遠端處，該波長轉換層包括具有525 nm至545 nm之一範圍內之一峰值發射波長之一綠色光致發光材料，該綠色光致發光材料包括一量子點材料。
42‧‧‧LED晶片44‧‧‧上體部分46‧‧‧下體部分48‧‧‧凹槽50‧‧‧電連接器52‧‧‧電連接器54‧‧‧電極接觸墊56‧‧‧電極接觸墊58‧‧‧導熱墊60‧‧‧接線62‧‧‧接線64‧‧‧透光聚合物材料100‧‧‧彩色液晶顯示器(LCD)102‧‧‧液晶(LC)顯示器面板104‧‧‧顯示器背光106‧‧‧前板108‧‧‧背板110‧‧‧液晶(LC)112‧‧‧玻璃板114‧‧‧觀看面116‧‧‧第一偏光濾光層118‧‧‧抗反射層120‧‧‧彩色濾光板122‧‧‧透光共同電極平面124‧‧‧紅色子像素濾光元件126‧‧‧綠色子像素濾光元件128‧‧‧藍色子像素濾光元件130‧‧‧單位像素132‧‧‧不透明分隔物/黑色基質134‧‧‧玻璃板136‧‧‧薄膜電晶體(TFT)層138‧‧‧第二偏光濾光層140‧‧‧白光142‧‧‧前發光面144‧‧‧光導146‧‧‧發光裝置148‧‧‧複合光150‧‧‧光反射層152‧‧‧光致發光波長轉換層(光致發光層)154‧‧‧增亮膜(BEF)158‧‧‧光致發光光160‧‧‧光反射封閉體之底部162‧‧‧光反射外殼/光反射封閉體
為較佳理解本發明，現將僅依舉例方式參考附圖來描述本發明實施例，其中：
圖1係根據本發明之一實施例之一彩色LCD之一示意性橫截面表示；
圖2係圖1之彩色LCD之一前板之一示意性橫截面表示；
圖3係圖1之彩色LCD之一彩色濾光板之一單位像素之一示意圖；
圖4展示根據本發明之一實施例之一彩色LCD顯示器之一彩色濾光板之紅色、綠色及藍色濾光元件之濾光特性，透光率對波長；
圖5係圖1之彩色LCD之一背板之一示意性橫截面表示；
圖6係根據本發明之一實施例之一發光裝置之一橫截面側視圖；
圖7係圖1之彩色LCD之一側照式背光之一示意性橫截面表示，其中一光致發光層定位於一光導與一BEF (增亮膜)之間；
圖8係根據本發明之一實施例之一側照式背光之一示意性橫截面表示，其中一光致發光層定位於一光導與一光反射層之間；
圖9係根據本發明之一實施例之一直照式背光之一示意性分解橫截面表示；
圖10展示根據本發明之一實施例之一發光裝置之發射光譜，強度(a.u.)對波長(nm)；
圖11展示根據本發明之一實施例之一光致發光波長轉換層之發射光譜，強度(a.u.)對波長(nm)；
圖12展示BEF之前及BEF之後之根據本發明之一實施例之一背光之發射光譜，強度(a.u.)對波長(nm)；
圖13展示根據一些實施例之一背光之NTSC標準之1931 CIE色彩座標及RGB色彩座標；
圖14展示AUO彩色濾光器之前及AUO彩色濾光器之後之背光BL.2 (調諧至DCI-P3白點)之發射光譜，強度(a.u.)對波長(nm)；及
圖15展示AUO彩色濾光器之前及AUO彩色濾光器之後之背光BL.3 (調諧至DCI-P3白點)之發射光譜，強度(a.u.)對波長(nm)。
100‧‧‧彩色液晶顯示器(LCD)
102‧‧‧液晶(LC)顯示器面板
104‧‧‧顯示器背光
106‧‧‧前板
108‧‧‧背板
110‧‧‧液晶(LC)
112‧‧‧玻璃板
114‧‧‧觀看面
116‧‧‧第一偏光濾光層
118‧‧‧抗反射層
120‧‧‧彩色濾光板
122‧‧‧透光共同電極平面
134‧‧‧玻璃板
136‧‧‧薄膜電晶體(TFT)層
138‧‧‧第二偏光濾光層
144‧‧‧光導
146‧‧‧發光裝置
148‧‧‧複合光
150‧‧‧光反射層
152‧‧‧光致發光波長轉換層(光致發光層)
154‧‧‧增亮膜(BEF)

Claims (19)

  1. 一種顯示器背光，其包括：一激發源，其用於產生具有445nm至465nm之一範圍內之一主發射波長之藍色激發光；一窄頻紅色磷光體，其具有610nm至650nm之一範圍內之一峰值發射波長；及一銪活化硫化物磷光體，其具有525nm至545nm之一範圍內之一峰值發射波長；其中該背光具有一發射光譜，該發射光譜包含以下至少之一者的一色域：NTSC RGB色彩空間標準(color space standard)之至少95%，及DCI-P3 RGB色彩空間標準之至少100%。
  2. 如請求項1之背光，其中該銪(europium)活化硫化物磷光體具有535nm至540nm之一範圍內之一峰值發射波長或536nm之一峰值發射波長。
  3. 如請求項1或請求項2之背光，該背光具有包括紅光、綠光及藍光發射峰值之一發射光譜，其中該紅光峰值具有色度座標CIE x=0.6700至0.6950、CIE y=0.3300至0.2950，該綠光峰值具有色度座標CIE x=0.1950至0.2950、CIE y=0.7250至0.6250，且該藍光峰值具有色度座標CIE x=0.1600至0.1400、CIE y=0.0180至0.0600。
  4. 如請求項1或請求項2之背光，其中該銪活化硫化物磷光體具有一通 用組合物及晶體結構MA2S4：Eu，其中M係Mg、Ca、Sr及Ba之至少一者，A係Ga、Al、In、La及Y之至少一者，可選擇地，其中該銪活化硫化物磷光體具有一通用組合物及晶體結構SrGa2S4：Eu。
  5. 如請求項1之背光，其進一步包括定位於該激發源之遠端處之一波長轉換層，其中該波長轉換層包括該窄頻紅色磷光體及該銪活化硫化物磷光體之至少一者。
  6. 如請求項5之背光，其中該銪活化硫化物磷光體定位於該波長轉換層中。
  7. 如請求項5之背光，其中該波長轉換層包括該窄頻紅色磷光體及該銪活化硫化物磷光體。
  8. 如請求項1之背光，其中該窄頻紅色磷光體包括以下至少一者：一基於IIA/IIB族硒硫化物之磷光體材料之組合物MSe1-xSx：Eu，其中M係Mg、Ca、Sr、Ba及Zn之至少一者且0<x<1.0；一紅色錳活化氟化物磷光體；組合物K2SiF6：Mn4+之一錳活化六氟矽酸鉀磷光體；組合物K2TiF6：Mn4+之一錳活化六氟鈦酸鉀磷光體；及組合物K2GeF6：Mn4+之一錳活化六氟鍺酸鉀磷光體。
  9. 如請求項6之背光，其中該窄頻紅色磷光體定位於包括該激發源之一發光裝置中。
  10. 如請求項5之背光，其中該波長轉換層包括一光散射材料之粒子。
  11. 如請求項10之背光，其中光散射材料之該等粒子選自由以下各者組成之群組：氧化鋅(ZnO)、二氧化矽(SiO2)、二氧化鈦(TiO2)、氧化鎂(MgO)、硫酸鋇(BaSO4)、氧化鋁(Al2O3)及其等之組合。
  12. 一種顯示器背光，其包括：一發光裝置，其包括一激發源及一窄頻紅色磷光體，該激發源用於產生具有445nm至465nm之一範圍內之一主發射波長之藍色激發光，該窄頻紅色磷光體具有610nm至650nm之一範圍內之一峰值發射波長；及具有525nm至545nm之一範圍內之一峰值發射波長之一綠色光致發光材料；其中該背光具有包括紅光、綠光及藍光發射峰值之一發射光譜，其中該紅光峰值具有色度座標CIE x=0.6700至0.6950、CIE y=0.3300至0.2950，該綠光峰值具有色度座標CIE x=0.1950至0.2950、CIE y=0.7250至0.6250，且該藍光峰值具有色度座標CIE x=0.1600至0.1400、CIE y=0.0180至0.0600。
  13. 如請求項12之背光，更包括：一銪活化硫化物磷光體具有535nm至540nm之一範圍內之一峰值發射波長或536nm之一峰值發射波長。
  14. 如請求項12或請求項13之背光，其中該背光具有一發射光譜，該發射光譜包含以下至少之一者的一色域：NTSC RGB色彩空間標準(color space standard)之至少95%，及DCI-P3 RGB色彩空間標準之至少100%。
  15. 如請求項13之背光，其中該銪活化硫化物磷光體具有一通用組合物及晶體結構MA2S4：Eu，其中M係Mg、Ca、Sr及Ba之至少一者，A係Ga、Al、In、La及Y之至少一者，可選擇地，其中該銪活化硫化物磷光體具有一通用組合物及晶體結構SrGa2S4：Eu。
  16. 如請求項12或請求項13之背光，該窄頻紅色磷光體包括以下至少一者：一基於IIA/IIB族硒硫化物之磷光體材料之組合物MSe1-xSx：Eu，其中M係Mg、Ca、Sr、Ba及Zn之至少一者且0<x<1.0；一紅色錳活化氟化物磷光體；組合物K2SiF6：Mn4+之一錳活化六氟矽酸鉀磷光體；組合物K2TiF6：Mn4+之一錳活化六氟鈦酸鉀磷光體；及組合物K2GeF6：Mn4+之一錳活化六氟鍺酸鉀磷光體。
  17. 如請求項13之背光，其進一步包括定位於該激發源之遠端處之一波長轉換層，其中該波長轉換層包括該窄頻紅色磷光體及該銪活化硫化物磷光體之至少一者。
  18. 如請求項17之背光，其中該銪活化硫化物磷光體定位於該波長轉換層中。
  19. 如請求項17之背光，其中該波長轉換層包括該窄頻紅色磷光體及該銪活化硫化物磷光體。
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