发光材料组合物以及发光装置的制作方法

文档序号:15223580发布日期:2018-08-21 17:49阅读:188来源:国知局
本发明涉及光学材料领域,具体而言,涉及一种发光材料组合物以及发光装置。
背景技术
:近年来,液晶显示(lcd)技术得到迅速发展,其在手机、笔记本电脑、高清电视领域均得到了广泛应用。由于液晶材料本身不发光,因此背光源就成为液晶显示器件不可缺少的关键元件。目前,lcd的背光源主要有冷阴极灯(ccfl)和白光二极管(led)两种方式。而白光led具有色彩还原性好、功耗低、长寿命等众多优势,因此其在液晶显示背光源领域的市场份额迅速增长。目前“led芯片+荧光粉”的方式因技术成熟度高、成本相对较低,仍是白光led产生的主流方式。对于液晶显示led背光而言,主要采用“蓝光led芯片+荧光粉”产生白光,普遍使用的方案有三种y3al5o12:ce(yag:ce)方案、β-sialon:eu绿色荧光粉(低端背光源采用硅酸盐绿粉)和氮化物红色荧光粉组合方案、β-sialon:eu绿色荧光粉和k2sif6:mn4+红色荧光粉。第一种方案光谱波峰比较宽,色纯度不佳,其所制作的显示器色域显示范围约70%ntsc。第二种技术方案显示色域范围仅可提高到80%ntsc。第三种技术方案,由于氟化物红粉色纯度较高,显示色域范围仅可提高到85%ntsc以上。然而,现有技术所制备的led器件的显示色域范围仍较低。技术实现要素:本发明的主要目的在于提供一种发光材料组合物以及发光装置,以解决现有技术中的led器件的显示色域范围较低的问题。为了实现上述目的,根据本发明的一个方面,提供了一种发光材料组合物,包括:蓝色发光材料,蓝色发光材料选自以下通式表示的任一种或多种形成的混合物:通式ⅰca2-xluhf2al3o12:xce、通式ⅱca3-yzr2siga2o12:yce、通式ⅲba1-rmgal10o17:reu和通式ⅳsr5-m(po4)3cl:meu,其中,0.002≤x≤0.2,0.002≤y≤0.2,0.002≤r≤0.2,0.002≤m≤0.5,通式ⅰ中的ca可被ba、sr、mg中的一个或多个取代,al元素可被b、ga、si中的一个或多个取代;通式ⅱ中的ca可被ba、sr、mg中的一个或多个取代,al元素可被b、ga、si中的一个或多个取代,si可被al取代,ce可被eu、dy、tb中的一个或多个部分取代;通式ⅲ中的ba可被ca和/或sr取代,eu可被ce和/或mn部分取代;通式ⅳ中的sr可被ba、ca、mg中的一种或多种取代,eu可被ce和/或mn部分取代;绿色发光材料,绿色发光材料选自以下通式表示的任一种或多种形成的混合物:通式ⅴsi6-zalzozn8-z:keu、通式ⅵba1-s-tmgal10o17:seu,tmn和通式ⅶla3-vsi6n11:vtb中任意一种,其中,0.1≤z≤0.6,0.0001≤k≤0.1,0.001≤s≤0.2,0.01≤t≤0.6,0<v≤0.5,通式ⅴ中的eu可被ce和/或mn部分取代;通式ⅵ中的ba可被ca和/或sr取代,eu可被ce部分取代;通式ⅶ中的la可被y、lu、gd中的一种或多种取代,si可被c、ge、ti中的一种或多种取代,n可被o部分取代,tb可被ce和/或eu取代,且si6-zalzozn8-z:keu具有与si5alon7相同的晶体结构;红色发光材料,红色发光材料为通式ⅷ3.5mgo·0.5mgf2·j(ge1-nmnn)o2·im3n4中的任意一种或多种形成的混合物,其中,f可被cl、br、i中的一种或多种取代,ge可被ti和/或si取代,mg可被ca、sr、ba中的一种或多种取代,m元素选自si和/或ti,0.77≤j<0.90,0≤i≤0.067,0.015≤n≤0.03。进一步地,上述蓝色发光材料为ba1-rmgal10o17:reu和sr5-m(po4)3cl:meu中任意一种,绿色发光材料为la3-vsi6n11:vtb和ba1-s-tmgal10o17:seu,tmn中的任意一种。进一步地,上述通式ⅷ中0.05≤i≤0.067。进一步地,上述绿色发光材料为si6-zalzozn8-z:keu和ba1-s-tmgal10o17:seu,tmn中的任意一种。进一步地,上述通式ⅷ中0.05≤i≤0.067。根据本发明的另一方面,提供了一种发光装置,该发光装置包括led芯片和光转化部,光转化部吸收led芯片发出的一次光,并转换为更高波长的二次光,光转化部含有发光材料,发光材料为上述任一种的发光材料。进一步地,上述led芯片发射峰值波长范围355~375nm,发光材料中蓝色发光材料为ba1-rmgal10o17:reu和sr5-m(po4)3cl:meu中任意一种,绿色发光材料为la3-vsi6n11:vtb和ba1-s-tmgal10o17:seu,tmn中的任意一种。进一步地,上述发光材料中红色发光材料为3.5mgo·0.5mgf2·j(ge1-nmnn)o2·im3n4中的任意一种或多种形成的混合物,其中,0.05≤i≤0.067。进一步地,上述led芯片发射峰值波长范围360~370nm,优选为362~367nm。进一步地,上述led芯片发射峰值波长范围380~420nm,发光材料中绿色发光材料为si6-zalzozn8-z:keu和ba1-s-tmgal10o17:seu,tmn中的任意一种。进一步地,上述发光材料中红色发光材料为3.5mgo·0.5mgf2·j(ge1-nmnn)o2·im3n4中的任意一种或多种形成的混合物,其中,0.05≤i≤0.067。进一步地,上述led芯片发射峰值波长范围390~410nm,优选为400~407nm。应用本发明的技术方案,该发光材料组合物包括具有稳定结构的蓝色发光材料、发光能量较高的绿色发光材料和较长波长的红色发光材料,在应用至白光led光源中时,能够扩宽白光led所发出白光的光谱范围,进而扩宽将该白光led用于显示装置的背光源时显示色域范围,并提高了液晶显示装置的显示效果。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:图1本发明提供的发光装置的横截面结构示意图;图2用于本发明提供的蓝色发光材料sr4.8(po4)3cl:0.2eu的发光光谱图;图3用于本发明提供的绿色发光材料ba0.85mgal10o17:0.05eu,0.1mn的发光光谱图;以及图4用于本发明提供的红色发光材料3.5mgo·0.5mgf2·0.85(ge0.9821mn0.0179)o2·0.15/3si3n4的发光光谱图。其中,上述附图包括以下附图标记:2、led芯片;3、光转化部。具体实施方式需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。本申请发明人对导致led器件的显示色域的影响因素进行了逐一分析之后,发现常规的绿色荧光粉发光能量较低,氟化物系列红粉发射峰较短,会导致led器件的显示色域范围较低,针对这一原因,本申请对现有技术的绿色发光材料和红色发光材料进行了各项性能测试,并提出来一种新的发光材料的组合形式以及应用其的发光装置。在本申请一种典型的实施方式中,提供了一种发光材料组合物,包括蓝色发光材料、绿色发光材料和红色发光材料,蓝色发光材料自以下通式表示的任一种或多种形成的混合物:通式ⅰca2-xluhf2al3o12:xce、通式ⅱca3-yzr2siga2o12:yce、通式ⅲba1-rmgal10o17:reu和通式ⅳsr5-m(po4)3cl:meu,其中,0.002≤x≤0.2,0.002≤y≤0.2,0.002≤r≤0.2,0.002≤m≤0.5,通式ⅰ中的ca可被ba、sr、mg中的一个或多个取代,al元素可被b、ga、si中的一个或多个取代;通式ⅱ中的ca可被ba、sr、mg中的一个或多个取代,al元素可被b、ga、si中的一个或多个取代,si可被al取代,ce可被eu、dy、tb中的一个或多个部分取代;所述通式ⅲ中的ba可被ca和/或sr取代,eu可被ce和/或mn部分取代;所述通式ⅳ中的sr可被ba、ca、mg中的一种或多种取代,eu可被ce和/或mn部分取代;绿色发光材料,所述绿色发光材料选自以下通式表示的任一种或多种形成的混合物:通式ⅴsi6-zalzozn8-z:keu、通式ⅵba1-s-tmgal10o17:seu,tmn和通式ⅶla3-vsi6n11:vtb中任意一种,其中,0.1≤z≤0.6,0.0001≤k≤0.1,0.001≤s≤0.2,0.01≤t≤0.6,0<v≤0.5,所述通式ⅴ中的eu可被ce和/或mn部分取代;所述通式ⅵ中的ba可被ca和/或sr取代,eu可被ce部分取代;所述通式ⅶ中的la可被y、lu、gd中的一种或多种取代,si可被c、ge、ti中的一种或多种取代,n可被o部分取代,tb可被ce和/或eu取代,且si6-zalzozn8-z:keu具有与si5alon7相同的晶体结构;红色发光材料,所述红色发光材料为通式ⅷ3.5mgo·0.5mgf2·j(ge1-nmnn)o2·im3n4中的任意一种或多种形成的混合物,其中,f可被cl、br、i中的一种或多种取代,ge可被ti和/或si取代,mg可被ca、sr、ba中的一种或多种取代,m元素选自si和/或ti,0.77≤j<0.90,0≤i≤0.067,0.015≤n≤0.03。上述发光材料组合物包括具有稳定结构的蓝色发光材料、发光能量较高的绿色发光材料和较长波长的红色发光材料,在应用至白光led光源中时,能够扩宽白光led所发出白光的光谱范围,进而扩宽将该白光led用于显示装置的背光源时显示色域范围,并提高了液晶显示装置的显示效果。在本申请一种优选的实施例中,上述蓝色发光材料为ba1-rmgal10o17:reu和sr5-m(po4)3cl:meu中任意一种,绿色发光材料为la3-vsi6n11:vtb和ba1-s-tmgal10o17:seu,tmn中的任意一种。由上述蓝色发光材料、绿色发光材料和红色发光材料形成的发光材料组合物,在发射峰值波长范围355~375nm的led芯片的激发下,发出的白光光谱范围更广,对led显示器件的显示色域的拓展效果较为明显。为了进一步利用红色发光材料的波长的变化拓宽显示色域,优选上述3.5mgo·0.5mgf2·j(ge1-nmnn)o2·im3n4中0.05≤i≤0.067。在本申请另一种优选的实施例中,优选上述绿色发光材料为si6-zalzozn8-z:keu和ba1-s-tmgal10o17:seu,tmn中的任意一种。由上述蓝色发光材料、绿色发光材料和红色发光材料形成的发光材料组合物,在发射峰值波长范围380~420nm的led芯片的激发下,发出的白光光谱范围更广,对led显示器件的显示色域的拓展效果较为明显。为了进一步利用红色发光材料的波长的变化拓宽显示色域,优选上述3.5mgo·0.5mgf2·j(ge1-nmnn)o2·im3n4中0.05≤i≤0.067。在本申请另一种典型的实施方式中,提供了一种发光装置,如图1所示,该发光装置包括led芯片2和光转化部3,光转化部3吸收led芯片2发出的一次光,并转换为更高波长的二次光,光转化部含有发光材料,发光材料为上述任一种发光材料。上述发光材料组合物包括具有稳定结构的蓝色发光材料、发光能量较高的绿色发光材料和较长波长的红色发光材料,在应用至发光装置中时,能够扩宽所发出白光的光谱范围,进而扩宽将该白光led用于显示装置的背光源时显示色域范围,并提高了液晶显示装置的显示效果。在本申请另一种优选的实施例中,上述led芯片2发射峰值波长范围355~375nm,发光材料中蓝色发光材料为ba1-rmgal10o17:reu和sr5-m(po4)3cl:meu中任意一种,绿色发光材料为la3-vsi6n11:vtb和ba1-s-tmgal10o17:seu,tmn中的任意一种。在上述led芯片的激发下,上述蓝色发光材料、绿色发光材料和红色发光材料形成的发光材料组合物发出的白光光谱范围更广,对led显示器件的显示色域的拓展效果较为明显。为了进一步利用红色发光材料的波长的变化拓宽显示色域,优选上述发光材料中红色发光材料为3.5mgo·0.5mgf2·j(ge1-nmnn)o2·im3n4中的任意一种或多种形成的混合物,其中,0.05≤i≤0.067。为了提高蓝光激发能量,以拓展显示色域,进一步优选上述led芯片2发射峰值波长范围360~370nm,更优选为362~367nm。在本申请又一种优选的实施例中,上述led芯片2发射峰值波长范围380~420nm,发光材料中绿色发光材料为si6-zalzozn8-z:keu和ba1-s-tmgal10o17:seu,tmn中的任意一种。在上述led芯片的激发下,上述蓝色发光材料、绿色发光材料和红色发光材料形成的发光材料组合物发出的白光光谱范围更广,对led显示器件的显示色域的拓展效果较为明显。为了进一步利用红色发光材料的波长的变化拓宽显示色域,优选上述发光材料中红色发光材料为3.5mgo·0.5mgf2·j(ge1-nmnn)o2·im3n4中的任意一种或多种形成的混合物,其中,0.05≤i≤0.067。如前所述,本申请包含蓝色发光材料、绿色发光材料和红色发光材料的发光材料组合物,在应用至白光led光源中时,能够扩宽白光led所发出白光的光谱范围,进而扩宽将该白光led用于显示装置的背光源时显示色域范围,并提高了液晶显示装置的显示效果。上述各发光材料的用量对于上述效果的实现没有本质影响,为了调整所发出白光的光强、色温等至常规优选范围内,优选上述蓝色发光材料、绿色发光材料与红色发光材料重量比范围为(1~3):(2~6):(2~4)。为了提高蓝光激发能量,以拓展显示色域,进一步优选上述led芯片2发射峰值波长范围390~410nm,更优选为400~407nm。本申请的发光装置只要具有上述特征,对其他构成没有特别限定。作为密封剂,可以使用硅胶、环氧树脂、硅酮树脂、尿素树脂等,但并不限定于此。另外,在光转化部除上述荧光粉及密封剂以外,亦可包含适当的sio2、tio2、zro2、al2o3等添加剂。需要说明的是,用于本发明的发光装置的上述蓝色发光材料、绿色发光材料、红色发光材料,即可用公知的适当的方法制造,也可以直接购得。以下将结合实施例和对比例,进一步说明本申请的有益效果。比较例1按照如图1所示的方式制备led发光装置。其中,led芯片2为450nm处峰值波长芯片,光转化部3中的绿色发光材料采用si5.70al0.30o0.30n7.70:0.05eu2+,红色发光材料采用k2sif6:0.01mn4+。将上述绿色发光材料与红色发光材料按照重量比为25:75混合分散在硅胶中,制备出光转化部。光转化部进一步地组装成led发光装置。比较例2按照如图1所示的方式制备led发光装置。其中,led芯片2为365nm处峰值波长芯片,光转化部3中的蓝色发光材料采用ba0.85mgal10o17:0.15eu,绿色发光材料采用lu2.94al5si12:0.06ce,红色发光材料采用ca0.99alsin3:0.01eu。将上述蓝色发光材料、绿色发光材料与红色发光材料按照重量比为25:40:35混合分散在硅胶中(硅胶与荧光粉的重量比为88:12),制备出光转化部。光转化部进一步地组装成led发光装置。实施例1按照如图1所示的方式制备本发明的白光led发光装置。其中,led芯片2为365nm处峰值波长芯片,光转化部3中的蓝色发光下来采用ba0.85mgal10o17:0.15eu,绿色发光材料采用la2.84si6n11:0.16tb,红色发光材料采用3.5mgo·0.5mgf2·0.85(ge0.9821mn0.0179)o2·0.15/3si3n4。将上述蓝色发光材料、绿色发光材料与红色发光材料按照重量比为30:40:30混合分散在硅胶中(硅胶与荧光粉的重量比为90:10),制备出光转化部。光转化部进一步地组装成led发光装置。实施例2按照如图1所示的方式制备本发明的白光led发光装置。其中,led芯片2为405nm处峰值波长芯片,光转化部3中的蓝色发光材料采用sr4.8(po4)3cl:0.2eu,绿色发光材料采用ba0.5mgal10o17:0.07eu,0.43mn,红色发光材料采用3.5mgo·0.5mgf2·0.8(ge0.981mn0.019)o2·0.2/3si3n4。将上述蓝色发光材料、绿色发光材料与红色发光材料按照重量比为25:45:30混合分散在环氧树脂中(环氧树脂与荧光粉的重量比为92:8),制备出光转化部。光转化部进一步地组装成led发光装置。实施例3-12制备工艺基本与实施例2相同,采用不同的led芯片及发光材料,具体见表1。表1采用haas-2000高精度快速光谱分析仪检测得到光效和色坐标,利用色坐标和色域计算公式计算得到显示色域,检测结果见表2。表2显示色域(%ntsc)光效(lm/w)比较例19095比较例29190实施例19898实施例29596实施例39695实施例49597实施例59696实施例69498实施例79794实施例89497实施例99398实施例109496实施例119396实施例129398根据表2中的数据可以看出,光转换部采用本申请的发光材料形成的混合物时,发光装置的显示色域明显提高,且同时保持高光效。另外,根据实施例1和2的对比可以发现,当发光材料组合物和具有适当发射峰值波长的led芯片配合时,能够进一步拓宽显示色域,提高光效。从以上的描述中,可以看出,本发明上述的实施例实现了如下技术效果:上述发光材料组合物包括具有稳定结构的蓝色发光材料、发光能量较高的绿色发光材料和较长波长的红色发光材料,在应用至白光led光源中时,能够扩宽白光led所发出白光的光谱范围,进而扩宽将该白光led用于显示装置的背光源时显示色域范围,并提高了液晶显示装置的显示效果。以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12
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