具有寬色域的基于led的設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及可以生成具有寬色域的光的照明單元。本發(fā)明還涉及包括這樣的照明 單元作為背光照明單元的IXD顯示設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 用于LED (光發(fā)射設(shè)備）應(yīng)用的綠色發(fā)光材料在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的。例如，國(guó) 際專利申請(qǐng)W0/2004/036962描述了一種包括能夠發(fā)射小于480nm的波長(zhǎng)的主要光的光 發(fā)射結(jié)構(gòu)和包括通式為（Sr 1IbCabBacMgdZrO SixNyOz:Eua的磷光體的發(fā)光屏的光發(fā)射設(shè)備， 其中 0.002 彡 a 彡 0.2，0·0 彡 b 彡 0.25，0·0 彡 c 彡 0.25，0·0 彡 d 彡 0.25， 0·0 彡 e 彡 0.25，1.5 彡 X 彡 2.5，1.5 彡 y 彡 2.5并且 1.5〈 Z〈 2.5。另外， W0/2004/030109描述了一種包括具有一般組成MSi2O2N2的Eu摻雜的氮氧化物主晶格的 UV-藍(lán)色可激發(fā)綠色發(fā)光材料，其中M是選自組Ca、Sr、Ba的堿土金屬中的至少一個(gè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 當(dāng)前磷光體轉(zhuǎn)換的（pc-) LED解決方案看起來(lái)因缺乏紅色光譜區(qū)中的強(qiáng)度而受 損，這阻礙暖白色設(shè)備（CCT < 5000K)的制造并且限制顏色再現(xiàn)屬性，或者它們必須使用 磷光體，該磷光體具有在波長(zhǎng)> 650nm處發(fā)射的能量的大部分并且由于深紅色光譜區(qū)中 有限的眼睛敏感性而妨礙這樣的設(shè)備的發(fā)光效率（lm/W)。后來(lái)的磷光體通常是基于通 過(guò)Eu(II)(即二價(jià)銪）的激活的帶發(fā)射材料。利用該激活劑，發(fā)射光譜的表述為半高全寬 (FWHM)的光譜帶寬固有地限于所需要的發(fā)射波長(zhǎng)處的大約50nm (峰值最大值> 600nm)。 因而，對(duì)于具有窄帶或紅色光譜區(qū)中的線發(fā)射的pc-LED發(fā)光材料而言是非常合期望的，因 為它們將提供增加的光譜效率以用于光照目的。在顯示器中，具有飽和紅色色點(diǎn)的這樣的 材料造成較寬的色域，如果例如在用于LCD背光的LED中使用的話。
[0004] 發(fā)現(xiàn)，對(duì)于磷光體轉(zhuǎn)換的發(fā)光二極管（pc-LED)而言，具有窄帶或線發(fā)射的發(fā)光材 料是非常合期望的。它們看起來(lái)提供綠色和紅色光譜區(qū)域中的增加的光譜效率和顯著增加 的色域，如果被應(yīng)用于顯示背光照明設(shè)備的話(改進(jìn)的顏色分離和飽和度)。然而，通過(guò)使用 最先進(jìn)的綠色和紅色磷光體（比如稀土摻雜的YAG和Eu摻雜的CaAlSiN 3),僅可以實(shí)現(xiàn)有限 的色域。
[0005] 因而，本發(fā)明的一方面是提供一種可替換照明單元，其被配置成使用可以提供寬 色域的可替換磷光體組合。本發(fā)明的另一方面是提供一種可替換LCD顯示設(shè)備，其包括被 配置為背光照明設(shè)備的這樣的照明單元(并且包括一個(gè)或多個(gè)顏色濾波器)。本發(fā)明的又一 方面是提供一種可以在照明單元的實(shí)施例中應(yīng)用的磷光體的組合。
[0006] 在第一方面中，本發(fā)明提供一種包括藍(lán)光源、綠光源、第一紅光源和第二紅光源的 照明單元，所述第一紅光源包括被配置成提供具有寬帶光譜光分布的紅光的第一紅色發(fā)光 材料，所述第二紅光源包括被配置成提供具有包括一個(gè)或多個(gè)紅色發(fā)射線的光譜光分布的 紅光的第二紅色發(fā)光材料。
[0007] 在具體實(shí)施例中，照明單元包括磷光體材料混合物，其包含二者都利用藍(lán)色LED 激發(fā)的窄紅色發(fā)射復(fù)合氟化物(例如，（K，Rb)2SiF6:Mn，諸如K2SiF 6 = Mn)和Ln摻雜(鑭系 元素，特別地銪和/或鋪摻雜）堿土次氮娃酸鹽(例如，（Ba, Sr, Ca, Mg) AlSiN3 = Eu ;特別地 (Sr, Ca, Mg)AlSiN3:Eu)。在與綠色LED的組合中，80%以及更高的NTSC(國(guó)家電視系統(tǒng)委員 會(huì)）色域可以通過(guò)將紅色線發(fā)射Mn激活的氟化物添加到寬發(fā)射（Ba, Sr, Ca, Mg) AlSiN3: Eu 磷光體，特別是（Sr, Ca, Mg) AlSiN3: Eu磷光體來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0008] 在又一具體實(shí)施例中，應(yīng)用pc-粉色LED。pc-粉色LED設(shè)備包括藍(lán)色LED和紅 色發(fā)射磷光體混合物，其包括寬發(fā)射紅色發(fā)光材料(諸如（Ba, Sr, Ca, Mg) AlSiN3: Eu，特別地 (Sr, Ca, Mg) AlSiN3: Eu)和附加的窄紅色發(fā)射體（比如Mn摻雜的K2SiF6)。紅色磷光體混合物 具有在由藍(lán)色LED可激發(fā)的大約455nm的區(qū)中的強(qiáng)且寬的吸收。具有藍(lán)色和綠色LED (分 別以大約455nm和530nm為中心）的這樣的磷光體層的模擬揭示出NTSC色域的顯著改進(jìn) (多80%以及更高)。通過(guò)與模擬相當(dāng)好地匹配的所制備的磷光體層的測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)支持模擬。
[0009] 在再一方面中，本發(fā)明提供一種包括被配置為背光照明單元的如本文中所限定的 照明單元的IXD顯示設(shè)備。由于大色域的緣故，IXD顯示設(shè)備可以顯示寬范圍的顏色。如 本領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚的，這樣的IXD顯示設(shè)備還可以包括一個(gè)或多個(gè)顏色濾波器，其特 別地布置在背光照明單元的下游(但是在IXD顯示設(shè)備的顯示器的上游)。
[0010] 在又一方面中，本發(fā)明提供一種包括綠色發(fā)光材料、第一紅色發(fā)光材料和第二紅 色發(fā)光材料的磷光體的組合，所述綠色發(fā)光材料選自包括含二價(jià)銪的氮氧化物、含二價(jià)銪 的硫代鎵酸鹽、含三價(jià)鈰的氮化物、含三價(jià)鈰的氮氧化物和含三價(jià)鈰的石榴石的組，所述第 一紅色發(fā)光材料選自包括（Ba, Sr, Ca，Mg)AlSiN3:Eu 和（Ba, Sr, Ca)2Si5_xAlxOxN 8_x:Eu 的組， 其中X在0-4的范圍中（諸如0,或0. 5-4,比如1-4,比如2或3 ;甚至更特別地0-0. 4,諸如 〇-〇. 2)，所述第二紅色發(fā)光材料選自包括摻雜有四價(jià)錳的M2AX6的組，其中M包括選自包含 Li、Na、K、Rb、Cs、NH4的組的單價(jià)陽(yáng)離子，其中A包括選自包含Si、Ti、Ge、Sn和Zr的組的 四價(jià)陽(yáng)離子，并且其中X包括選自包含F(xiàn)、Cl、Br和I的組的單價(jià)陰離子，但是至少包含F(xiàn) (諸如特別地基本上僅包含F(xiàn))。然而，要指出的是，為了獲得本發(fā)明在照明單元或LCD顯示 設(shè)備中的優(yōu)點(diǎn)，也可以應(yīng)用除該磷光體組合之外的其它選項(xiàng)（同樣參見(jiàn)下文)。
[0011] 本發(fā)明的照明單元可以是應(yīng)用于一般照明的照明單元，但是也可以是應(yīng)用于例如 背光照明的照明單元。非限制數(shù)目的應(yīng)用在下文指示。要指出，術(shù)語(yǔ)"照明單元"也可以涉 及多個(gè)照明單元。
[0012] 照明單元包括至少四個(gè)光源。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚的，照明單元可以僅在照 明單元處于操作中時(shí)生成光（即照明單元光)。照明單元將包括用作激發(fā)源的至少一個(gè)光 源。這可以是例如藍(lán)色LED或UV LED或兩種類型的LED的組合。術(shù)語(yǔ)"藍(lán)色LED"或"UV LED"是指分別被配置成在操作期間生成藍(lán)光或UV光的LED。（多個(gè)）激發(fā)源的選擇可以取 決于發(fā)光材料的類型，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所已知的。當(dāng)激發(fā)源包括UV LED時(shí)，照明單元還可 以包括藍(lán)色發(fā)光材料，其被配置成在由UV LED光源激發(fā)時(shí)生成藍(lán)光。要指出的是，一個(gè)或 多個(gè)其它發(fā)光材料可以被配置成由UV光直接激發(fā)和/或由藍(lán)色發(fā)光材料的藍(lán)光激發(fā)。再 次要指出的是，術(shù)語(yǔ)"光源"和"LED"還可以分別涉及多個(gè)光源和LED。例如，當(dāng)綠光源（同 樣參見(jiàn)下文）包括發(fā)光材料時(shí)，藍(lán)色LED可以被配置成激發(fā)綠色發(fā)光材料和第一紅色發(fā)光 材料以及第二發(fā)光材料。可以選擇不同配置，包括例如僅具有綠色發(fā)光材料的Pc-LED以及 僅具有(多個(gè))紅色發(fā)光材料的pc-LED，但是還可以應(yīng)用發(fā)光材料的組合，在LED上(包括在 樹(shù)脂中)或者遠(yuǎn)離(多個(gè))LED (即處于非零距離處)，例如作為出射窗上的涂層或者嵌入在透 射窗中。具有藍(lán)色LED、僅具有由藍(lán)色LED可激發(fā)的(多個(gè))紅色發(fā)光材料的pc-LED在本文 中還被指示為粉色LED。術(shù)語(yǔ)"藍(lán)色發(fā)光材料"還可以在實(shí)施例中涉及多個(gè)藍(lán)色發(fā)光材料。 術(shù)語(yǔ)光源原則上可以涉及現(xiàn)有技術(shù)中已知的任何光源，但是可以特別地是指基于LED的光 源，在本文中還被指不為L(zhǎng)ED。以下描述將 為了理解起見(jiàn) 僅針對(duì)基于LED的光源而 寫(xiě)。
[0013] 光源被配置成提供UV和/或藍(lán)光(參見(jiàn)上文)。在優(yōu)選實(shí)施例中，發(fā)光二極管被配 置成生成具有藍(lán)色成分的LED光。換言之，光源包括藍(lán)色LED。在又一實(shí)施例中，發(fā)光二極 管被配置成生成具有UV成分的LED光。換言之，光源包括UV LED。當(dāng)應(yīng)用UV光源并且期 望藍(lán)光或白光時(shí)，作為藍(lán)色成分，例如可能應(yīng)用眾所周知的材料BaMgAl1(l0 17:Eu2+。然而，還 可以可替換地或附加地應(yīng)用能夠?qū)V光轉(zhuǎn)換成藍(lán)光的其它發(fā)光材料。優(yōu)選地，光源是在操 作期間至少發(fā)射在選自200-490nm范圍的波長(zhǎng)處的光的光源，特別是在操作期間至少發(fā)射 在選自400-490nm范圍，甚至更特別地在440-490nm范圍中的波長(zhǎng)處的光的光源。該光可 以部分地被(多個(gè))發(fā)光材料使用（參見(jiàn)下文)。在具體實(shí)施例中，光源包括固態(tài)LED光源(諸 如LED或激光二極管)。術(shù)語(yǔ)"光源"還可以涉及多個(gè)光源，諸如2-20個(gè)（固態(tài)）LED光源。 因而，術(shù)語(yǔ)LED還可以是指多個(gè)LED。因而，在具體實(shí)施例中，光源被配置成生成藍(lán)光。
[0014] 本文中的術(shù)語(yǔ)"白光"對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是已知的。其特別地涉及具有在 大約2000和20000K，特別地2700-20000K之間的相關(guān)色溫（CCT)的光，以用于特別地在大 約2700K和6500K的范圍中的一般照明，以及用于特別地在大約7000K和20000K的范圍中 的背光照明目的，并且特別地在距BBL (黑體軌跡）大約15 SDCM (顏色匹配標(biāo)準(zhǔn)偏差）內(nèi)， 特別地在距BBL大約10 SDCM內(nèi)，甚至更特別地在距BBL大約5 SDCM內(nèi)。
[0015] 在實(shí)施例中，光源還可以提供具有大約5000和20000K之間的相關(guān)色溫（CCT)的 光源光，例如直接磷光體轉(zhuǎn)換的LED (具有磷光體薄層的藍(lán)光發(fā)射二極管以用于例如獲得 10000K)。因而，在具體實(shí)施例中，光源被配置成提供具有在5000-20000K的范圍中，甚至更 特別地在6000-20000K的范圍中，諸如8000-20000K的相關(guān)色溫的光源光。相對(duì)高相關(guān)色 溫的優(yōu)點(diǎn)可以在于，可以存在光源光中的相對(duì)高藍(lán)色成分。
[0016] 因而，照明單元特別地包括可以是UV LED和藍(lán)色LED中的一個(gè)或多個(gè)的光源。 前者與被配置成將UV (LED)光的至少一部分轉(zhuǎn)換成藍(lán)光的藍(lán)色發(fā)光材料組合，可以提供 藍(lán)光源。特別地，應(yīng)用藍(lán)色LED，其特別地具有在以上指示的（多個(gè)）波長(zhǎng)范圍中，特別地 440-490nm的形心（centroid)發(fā)射。因而，在實(shí)施例中，藍(lán)光源包括藍(lán)色發(fā)光二極管（LED)。 術(shù)語(yǔ)"藍(lán)光源"還可以涉及多個(gè)藍(lán)光源。
[0017] 由于藍(lán)光源可以包括（a)與藍(lán)色發(fā)光材料組合的UV LED和（b)藍(lán)色LED中的一個(gè) 或多個(gè)，因此綠光源可以包括與綠色發(fā)光材料(被配置成將UV (LED)光的至少一部分轉(zhuǎn)換 成綠光）組合的UV LED、與綠色發(fā)光材料(被配置成將藍(lán)色（LED)光的至少一部分轉(zhuǎn)換成綠 光）組合的藍(lán)色LED、以及綠色LED中的一個(gè)或多個(gè)。如從上文將清楚的，還可以應(yīng)用那些 綠光源中的兩個(gè)或更多的組合。另外，可以應(yīng)用綠色發(fā)光材料，其轉(zhuǎn)換藍(lán)色發(fā)光材料的藍(lán)光 的至少一部分(當(dāng)應(yīng)用這樣的藍(lán)色發(fā)光材料時(shí))。
[0018] 術(shù)語(yǔ)"綠光源"還可以涉及多個(gè)綠光源。術(shù)語(yǔ)"綠色發(fā)光材料"可以在實(shí)施例中還 涉及多個(gè)綠色發(fā)光材料。在具體實(shí)施例中，綠光源包括被配置成轉(zhuǎn)換藍(lán)光源的藍(lán)光的至少 一部分并且將所述藍(lán)光轉(zhuǎn)換成綠光的發(fā)光材料。
[0019] 如上文所指示的，綠光源可以包括將光源光(諸如藍(lán)色LED)的至少一部分轉(zhuǎn)換成 綠光(在操作期間)的綠色發(fā)光材料。特別地，(綠色)發(fā)光材料可以包括選自包括含三價(jià)鈰的 石榴石和含三價(jià)鈰的氮氧化物的組的一個(gè)或多個(gè)磷光體。因而，在實(shí)施例中，綠光源包括包 含M 3A5O12:Ce3+的發(fā)光材料，其中M選自包含Sc、Y、Tb、Gd和Lu的組，并且其中A選自包含Al 和Ga的組。特別地，M至少包括Y和Lu中的一個(gè)或多個(gè)，并且其中A至少包括A1。這些類 型的材料可以給出最高的效率。在具體實(shí)施例中，第二紅色發(fā)光材料包括M 3A5O12 = Ce3+類型 的至少兩個(gè)發(fā)光材料，其中M選