一种广色域的发光器件及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种广色域的发光器件及其制备方法。所述广色域的发光器件包括：发光芯片、封装器件和光谱转换层，所述发光器件置于所述封装器件内，所述光谱转换层设置于在所述封装器件内、所述发光芯片的前方，所述发光芯片用于发出第一基色光，所述光谱转换层中包括荧光转换材料和光调制材料。光调制材料可将第一预定波长范围内的光中的至少部分转化为第二预定波长范围内的光或者以热能形式散发，以提高发光器件红、绿、蓝三基色的色彩纯度，从而增广显示色域。将本发明专利技术的广色域发光器件应用到显示器中作为背光源，可显著提升显示器的色域至使用前的110％及以上，且不会明显影响亮度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及显示照明
，具体涉及在电视机、平板、手机等显示设备中使用的一种广色域的发光器件及其制备方法。
技术介绍
自问世以来，液晶显示器已走进了千家万户，成为人们日常生活中无处不在的一种消费型电子产品。近年来，消费者越来越追求更加真实、艳丽的视觉体验，使得液晶显示器的色彩表现能力成为显示领域发展的一个新潮流方向。色域是指彩色成像设备所能显示颜色的总和，表现为CIE1931xy色度图上三个光谱点构成的三角形，三角形的面积越大，表示设备能够显示颜色的范围越大，如图1所示。所以对于显示器的色彩表现能力可用色域覆盖率来定量描述色域的大小，常用标准为NTSC色域标准，这意味着当彩色显示器的NTSC色域值越大时，其色彩表现能力就越强。液晶显示器的色域由背光源的三基色纯度和液晶模组中的彩色滤光片的光透过特性共同决定的。为了使液晶显示屏得到理想的亮度和色域，背光源的选择至关重要。传统的显示器采用冷阴极荧光灯CCFL作为背光源，其最大的特点是亮度高，但色域只能达到70％NTSC左右。自1962年第一支发红光的LED二极管出现以来，LED的研究和生产得到迅速的发展，发光效率从初始的0.1lm/w提升到了现在的180lm/w，且还在不断改进，颜色也更具多样性，出现了红、橙、黄、绿、蓝、白等各种颜色，其应用范围也得到了极大的拓展。特别是1993年，日亚化学研制出高亮度的蓝光GaN芯片，从根本上解决了三基色的问题。专利号US005998925给出了LED蓝光芯片搭配YAG黄色荧光粉实现白光，该方法的出现极大地促进了白光LED的发展，在此基础上经过逐步改善可以提高LED的显示色域远超CCFL。LED作为背光源，具有高色域、低能耗、寿命长等优点，正逐渐取代CCFL光源在液晶显示器背光模组中的地位。LED是一种固态半导体发光器件，其核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的芯片，在它们中间有一个过渡层，称为PN节。在芯片上加上正向电流时，载流子在PN结附近发生复合，电子空穴复合能便以光的形式释放出来，从而将电能转化成光能。不同半导体发光材料中电子和空穴所处的能量状态不同，其发出光的波长不同，所以颜色也不同。由于LED几乎都是发单色光，故需要通过混色将单色光复合成所需要的白光。最常见的是蓝光LED激发黄色荧光粉发出黄光，然后与未被吸收的蓝光混合来产生白光；若要得到色彩表现能力更好的光，可用红色、绿色荧光粉代替黄色荧光粉，蓝光LED激发得到红光和绿光，再与蓝光混合，可以得到色域更高的白光光源。传统荧光粉的基质材料主要由硫化物、铝酸盐、硅酸盐等构成，这种传统荧光粉具有物化性能不稳定、易潮解等缺点。近年来陆续出现了以稀土掺杂的硅基氮化物和氮氧化物的荧光粉。相对于硫化物体系荧光粉，氮化物体系荧光粉则能有效弥补这个缺陷，并且其有效激发光谱范围很宽，发光效率高，具有更加丰富的发光颜色，且能获得较高的色纯度，凭借这些独特的性能，氮氧化物荧光材料非常适于制造广色域的白光LED。目前氮氧化物荧光材料应用比较广泛的有，比如绿粉β-SiAlON：Eu2+、红粉CaAlSiN3:Eu2+，它们具有非常窄的发射带，且具有良好的稳定性，使其能够应用于广色域的LED背光源中。目前用于液晶显示器的LED背光源器件由封装杯101、LED芯片102和荧光转换层103组成，如图2所示。其中封装杯内侧的反射杯壁起提升出光效率的作用。芯片主要采用发射波长在440–480nm之间的蓝光LED芯片。荧光转换层为搭配有荧光材料的封装树脂，树脂起保护芯片的作用，使LED光源有良好的抗震性能；荧光材料是白光LED发展的关键，对白光LED的色域、色温、发光效率、使用寿命等起着至关重要的作用。例如，采用YAG：Ce3+黄色荧光粉搭配蓝光LED芯片的背光源，其色域在60％-70％NTSC左右；用氮化物红色荧光粉和SiAlON：Eu2+绿色荧光粉搭配蓝光LED芯片的组合方案，其色域可提高到80％NTSC左右，当使用KSF红色荧光粉时，色域可提高至85％NTSC以上。尽管高色域荧光粉近来发展迅速，但这仍不能满足行业内对高色域显示器(色域大于100％NTSC)的追求。目前在主流高色域LED背光中，限制其色域达到100％NTSC及以上的主要因素在于荧光粉的发射峰半峰宽太宽(大于50nm)，如何减少荧光粉半峰宽对NTSC色域值的限制从而获得更广色域的背光源器件，成为目前亟需解决的技术问题。在LED封装中，荧光粉经常与硅胶等有机树脂混合在一起作为荧光粉胶，涂敷在芯片上。在白光LED中，荧光粉的位置和分布对LED的发光质量有很大影响。传统的LED封装是荧光粉与封装胶均匀混合后固化在LED芯片上。本专利技术除了对现有的荧光粉光谱进行调制以外，还从封装结构的设计上做出了改进，进一步提升LED背光源的发光质量，并改善其散热结构。
技术实现思路
本专利技术提供了一种广色域的发光器件，旨在解决现有发光器件在应用于显示领域时显示色域较低、色彩显示效果不佳的问题。具体而言，一方面，本专利技术提供一种广色域的发光器件，其特征在于，所述广色域的发光器件包括：发光芯片、封装器件和光谱转换层，所述发光器件置于所述封装器件内，所述光谱转换层设置于在所述封装器件内、所述发光芯片的前方，所述发光芯片用于发出第一基色光，所述光谱转换层中包括荧光转换材料和光调制材料，所述荧光转换材料用于对所述第一基色光中的至少部分进行荧光转换，所述荧光转换的目标光至少包括第二基色光，所述光调制材料用于将第一预定波长范围内的光中的至少部分转化为第二预定波长范围内的光，或者将吸收的第一预定波长范围内的光转换成热能。优选地，所述第一预定波长范围包括：0-430nm、470nm-500nm、560nm-610nm、660nm-750nm以及上述波长范围内的任意一个或多个波段；所述第二预定波长范围包括：430nm-470nm、500nm-560nm、610nm-660nm及上述波长范围内的任意一个或多个波段，优选地，所述第二预定波长范围还包括750nm-1mm及该范围内的任意一个或多个波段。优选地，所述发光芯片为蓝光发光芯片，所述第一基色光为蓝光，优选地，所述荧光转换的目标光包括波长在610nm-660nm和500nm-560nm范围内的光，所述光调制材料用于将所述第一预定波长范围内的光的至少部分转换到500nm-560nm、610nm-660nm范围内的一个或多个波段。优选地，所述发光芯片为LED发光芯片，所述封装器件为封装杯。优选地，所述光谱转换层包括荧光转换层和光调制剂层，所述荧光转换层内具有荧光转换材料，所述光调制层内具有光调制材料，其中，所述荧光转换层设置于所述发光芯片上方，所述光调制层设置于所述荧光转换层上方。优选地，所述荧光转换材料包括红色荧光粉和绿色荧光粉，所述光调制材料包括：蒽吡啶酮及其衍生物、蒽醌及其衍生物、氧杂蒽及其衍生物、三芳基甲烷及其衍生物、酞菁及其衍生物、四氮杂紫菜碱及其衍生物、香豆素及其衍生物中的一种或多种的混合物。优选地，所述荧光转换材料包括宽谱带黄色荧光粉，所述光调制材料包括蒽吡啶酮及其衍生物、蒽醌及其衍生物、氧杂蒽及其衍生物、酞菁及其衍生物、四氮杂紫菜碱及其衍生物、香豆素及其衍生物中的一种或多种的混合物。优选地，所述光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种广色域的发光器件，其特征在于，所述广色域的发光器件包括：发光芯片、封装器件和光谱转换层，所述发光器件置于所述封装器件内，所述光谱转换层设置于在所述封装器件内、所述发光芯片的前方，所述发光芯片用于发出第一基色光，所述光谱转换层中包括荧光转换材料和光调制材料，所述荧光转换材料用于对所述第一基色光中的至少部分进行荧光转换，所述荧光转换的目标光至少包括第二基色光，所述光调制材料用于将第一预定波长范围内的光中的至少部分转化为第二预定波长范围内的光，或者将吸收的第一预定波长范围内的光转换成热能。

【技术特征摘要】
1.一种广色域的发光器件，其特征在于，所述广色域的发光器件包括：发光芯片、封装器件和光谱转换层，所述发光器件置于所述封装器件内，所述光谱转换层设置于在所述封装器件内、所述发光芯片的前方，所述发光芯片用于发出第一基色光，所述光谱转换层中包括荧光转换材料和光调制材料，所述荧光转换材料用于对所述第一基色光中的至少部分进行荧光转换，所述荧光转换的目标光至少包括第二基色光，所述光调制材料用于将第一预定波长范围内的光中的至少部分转化为第二预定波长范围内的光，或者将吸收的第一预定波长范围内的光转换成热能。2.根据权利要求1所述的广色域的发光器件，其特征在于，所述第一预定波长范围包括：0-430nm、470nm-500nm、560nm-610nm、660nm-750nm以及上述波长范围内的任意一个或多个波段；所述第二预定波长范围包括：430nm-470nm、500nm-560nm、610nm-660nm及上述波长范围内的任意一个或多个波段，优选地，所述第二预定波长范围还包括750nm-1mm及该范围内的任意一个或多个波段。3.根据权利要求2所述的广色域的发光器件，其特征在于，所述发光芯片为蓝光发光芯片，所述第一基色光为蓝光，优选地，所述荧光转换的目标光包括波长在610nm-660nm和500nm-560nm范围内的光，所述光调制材料用于将所述第一预定波长范围内的光的至少部分转换到500nm-560nm、610nm-660nm范围内的一个或多个波段。4.根据权利要求2或3所述的广色域的发光器件，其特征在于，所述发光芯片为LED发光芯片，所述封装器件为封装杯。5.根据权利要求4所述的广色域的发光器件，其特征在于，所述光谱转换层包括荧光转换层和光调制剂层，所述荧光转换层内具有荧光转换材料，所述光调制层内具有光调制材料，其中，所述荧光转换层设置于所述发光芯片上方，所述光调制层设置于所述荧光转换层上方。6.根据权利要求1或5所述的广色域的发光器件，其特征在于，所述荧光转换材料包括红色荧光粉和绿色荧光粉，所述光调制材料包括：蒽吡啶酮及其衍生物、蒽醌及其衍生物、氧杂蒽及其衍生物、三芳基甲烷及其衍生物、酞菁及其衍生物、四氮杂紫菜碱及其衍生物、香豆素及其衍生物中的一种或多种的混合物。7.根据权利要求5或6所述的广色域的发光器件，其特征在于，所述荧光转换材料包括宽谱带黄色荧光粉，所述光调制材料包括蒽吡啶酮及其衍生物、蒽醌及其衍生物、氧杂蒽及其衍生物、酞菁及其衍生物、四氮杂紫菜碱及其衍生物、香豆素及其衍生物中的一种或多种的混合物。8.根据权利要求7所述的广色域的发光器...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖蔓达，明天，徐荣，肖慧，刘纪宏，
申请(专利权)人：武汉保丽量彩科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42