CN102227954A - 具有均匀照明的面发光源 - Google Patents
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Abstract
本发明教导了一种为显示器和其它应用提供均匀照明的扩展区域均匀光源，其中光发射可以是平面的或者弯曲的。均匀光源是通过使用发射蓝光的电致发光层与高度稳定的无机光致发光颜色转换层结合以剪裁所发射光的色谱而实现的。因此，本发明包括均匀光源、与均匀光源合并的显示器以及制造这种光源和显示器的方法。
Description
技术领域
本发明涉及为器件和其它应用提供均匀照明的扩展区域均匀光源，其中光的发射可以是平面的或者弯曲的。均匀光源是通过使用发射蓝光的电致发光层与高度稳定的无机光致发光颜色转换层结合以剪裁所发射的光的色谱来实现的。因此，本发明包括均匀光源、包括该均匀光源的器件和显示器、以及制造这种光源和显示器的方法。
背景技术
例如，在US5,432,015和US6,919,126(其公开通过引用整体并入本文)中描述了用于显示器和其它应用的厚膜介电电致发光(TDEL)器件。与传统的薄膜电致发光(TFEL)器件相比，TDEL器件具有优秀的抗介电击穿、更低的工作电压和大大增强的亮度。
一般来说，TDEL器件具有沉积在玻璃、玻璃陶瓷和陶瓷基底上的厚膜介电复合结构，其承受足够高的加工温度从而便于可以提供高发光度的磷光体薄膜的沉积和退火。在这些显示器中使用的厚膜介电层具有高介电常数，允许在这些显示器中使用较厚的介电层而无需明显增加显示器的工作电压。这种较厚的介电层(通常大于10μm)用来在显示器工作期间阻止介电击穿。通常，厚膜介电复合结构包括烧结钙钛矿结构压电或铁电物质(例如具有几千介电常数的铌镁酸铅(PMN)或铌镁酸铅-钛酸铅(PMN-PT))层。为了形成这种复合结构，通常使用例如锆钛酸铅(PZT)的兼容压电或铁电物质的更薄覆盖层，使用金属有机沉积(MOD)或者溶胶凝胶技术使厚膜表面光滑以沉积薄膜磷光体结构。
US7,112,373描述了具有铕活化的硫代铝酸钡磷光体薄膜的TDEL器件，该器件发出具有高亮度的蓝光。第2004/0135495号美国专利申请描述了一种全彩显示器，该全彩显示器具有厚膜介电复合结构和铕活化的硫代铝酸钡磷光体薄膜以产生蓝光，并且还具有蓝色、绿色和红色子像素，其中所述绿色和红色子像素上覆盖有光致发光薄膜，用于将蓝光分别转换为绿光和红光。在这个结构中，蓝光完全被吸收到绿色和红色光致发光薄膜中以提供绿光和红光来满足对于全彩视频显示器的CIE色坐标要求。用于该全彩显示器的绿色和红色光致发光薄膜由通过运用分散在光透明聚合物膜上的有机染料所形成的色素粒子构成。但是，由于暴露在用于激发的蓝光和来自周围环境的紫外线下，因此这些薄膜的光致发光效率随着工作时间差异地降解。随着工作时间的增加，这种差异降解导致了色偏移。
已经知道，白光光源由涂有涂层的蓝色发光二极管(LED)构成，该涂层包括无机光致发光物质以将一些蓝光转换为更长波长的光。钇铝石榴石(YAG)可以用作光致发光颜色转换层，与这些LED结合以产生白光。US5,998,925公开了使用掺铈的YAG磷光体与发射蓝光的LED结合以提供白光光源。这些器件中使用的基于YAG的材料可以提供稳定的光输出，然而，由于主要产生蓝光的LED的尺寸太小而导致光源基本上是点光源，这使得其不适合需要均匀照明的扩展光源的应用。US7,362,048教导了YAG材料如何掺杂其他元素(例如钆)以将白光的色温转变到期望值。US7,417,368公开了TDEL像素阵列，其具有铕活化的硫代铝酸钡磷光体膜(产生被掺铈的YAG吸收的蓝光)作为光致发光覆盖层以产生黄光。US7,391,060公开了TDEL器件，其具有硫代铝酸钡发射蓝光的磷光体层和将蓝光转换成红光或者绿光的光致发光层。
因此希望提供为显示器和其它应用提供均匀照明的扩展区域均匀光源、包括该光源的显示器和其它应用、以及制造该光源和显示器的方法。通过将发射蓝光的电致发光层和高度稳定的无机光致发光颜色转换层合并以剪裁所发出光的色谱并提供均匀的白色照明，来实现该均匀光源。
发明内容
本发明提供具有均匀发射强度的扩展光源，其中发射颜色可以根据特定应用的需求而调整。本发明包括器件和其它应用，例如但不限于与光源合并的显示器以及制造光源和使用光源的方法。
在本发明的实施方式中，光源是包括厚膜介电复合层、铕活化的硫代铝酸钡磷光体膜、和与该磷光体膜结合的掺铈的YAG(钇铝石榴石)半透明光致发光层的器件。磷光体薄膜提供均匀的高强度蓝光光源，其有效地激发掺铈的YAG以提供仅转换部分蓝光的有效方法，所述部分蓝光与黄光结合从而提供具有可调节色温的均匀照明白光源。这种光源的效率可以通过使发射蓝光的电致发光磷光体层和掺铈的YAG光致发光层所产生的光的提取最大化来进一步提高。
依照本发明的一个方面，提供了具有空间扩展表面的发光器件，在该空间扩展表面的发射的光的亮度在发射表面是均匀的，所述器件包括覆盖有光致发光膜的主要的发射蓝光的电致发光层，其中所述光致发光膜允许仅传输部分蓝光以转换成更长波长的光，从而提供具有限定颜色的光。
光致发光膜不直接接触发射蓝光的的磷光体层，而是被放置在发射蓝光的电致发光器件的发光侧，发射蓝光的电致发光器件包括被放置在两个电极层之间的磷光体层。
根据本发明的另一方面，提供了具有空间扩展表面的发光器件，通过该空间扩展表面的发出的光的亮度在发射表面是均匀的，所述器件包括覆盖有半透明光致发光膜的主要发射蓝光的电致发光层，其中所述光致发光膜允许仅传输部分蓝光以转换成更长波长的光，从而提供具有限定色温的白光。
根据本发明的另一方面，提供了具有空间扩展表面的发光器件，通过该空间扩展表面发出的光的亮度在发射表面是均匀的，所述器件包括厚膜复合介电层、发射蓝光的磷光体层、涂在该发射蓝光的磷光体层上的光致发光膜，其中所述光致发光膜允许仅传输部分蓝光以转换成更长波长的光从而提供具有限定色温的白光。
在本发明的一个方面，空间扩展表面是平坦表面。
在本发明的其它方面，空间扩展表面是弯曲表面。
在本发明的另一方面，空间扩展表面是凹面，该凹面用于将所发射光的强度集中在该表面上方的区域。
在本发明的一些方面中，通过与产生蓝光的表面平行排列的薄固态无机磷光体膜来提供蓝光。磷光体膜可以是交流电致发光灯具的组件。电致发光灯具可以包括被放置在灯具电极之间的厚膜介电复合层。
在本发明的一些方面中，提供了交流电致发光灯具，该交流电致发光灯具包括被放置在发射蓝光的磷光体层上的光致发光层，其中所述光致发光层允许仅传输部分蓝光以转换成更长波长的光从而提供具有限定色温的白光。灯具还包括磷光体膜设置在其上的厚膜介电复合层。
在本发明的一些方面中，光致发光层包括石榴石型结构材料。石榴石型结构材料可以是替代地掺杂的钇铝石榴石(YAG)合成物以提供所需发光光谱，并使在该层内产生的发射的光的再吸收最小化。光致发光层对蓝光半透明。合成物设置在树脂材料内，其中YAG的量为整个光致发光层的重量的约20％到约40％。
在本发明的另一些方面中，光致发光层包括掺铈或掺铕的材料，该材料选自碱土铝酸盐、稀土铝酸盐、碱土硅酸盐、碱土铝硅酸盐、碱土磷酸盐、碱土氮化硅、氧氮化硅及其组合物。在这个方面，树脂中的光致发光粒子可以是如本文所描述的纳米尺寸。
在本发明的一些方面中，发射蓝光的磷光体膜是硫代铝酸钡磷光体膜。在本发明的另一方面中，光致发光层对蓝光是半透明的，并且包括掺铈的YAG(钇铝石榴石)。
在本发明的一些方面中，发射的光使用在选自电子信息显示器、传感器和化学试验器件背光灯的应用中。
在本发明的另一些方面中，发射的光使用在需要光源和一般室内或者夜间室外光的应用中。
根据本发明的另一些方面，提供了一种制造均匀白光光源的方法，所述方法包括：
-将发射蓝光的磷光体层应用到厚膜复合介电层上；
-将所述发射蓝光的磷光体层涂有半透明光致发光膜；并且
-施加电场使得所述光致发光膜允许仅传输部分蓝光以转换成更长波长的光从而提供具有已限定颜色的光。
根据以下的详细说明，本发明的其它特征和优势会变得明显。但是应该理解，示出本发明实施方式的详细说明和具体实施例仅以说明的方式给出，根据所述详细说明在本发明精神和范围内的各种改变和修改对本领域技术人员而言是显而易见的。
附图说明
根据本文所给出的说明书和附图将更充分地理解本发明，这些附图仅作为图解给出而不是限制本发明意欲保护的范围。
图1是根据本发明的实施方式制造的白光发射器件的横截面图；
图2是根据本发明的实施方式制造的白光发射器件的光发射光谱的图表；
图3是示出了本发明的白光发射器件的CIE色坐标的图；
图4是示出了作为施加电压函数的本发明的白光发射器件的相对亮度的图表；以及
图5是示出了作为驱动频率函数的本发明的白光发射器件的相对亮度的图表。
具体实施方式
本发明是从扩展区域发光的均匀光源。该均匀光源用于需要在发射表面的扩展区域上具有均匀发射强度的光源的应用。本发明涵盖包括这种光源的用于各种应用的器件，以及制造该光源的方法和该光源本身。
本发明是厚膜介电复合层与发射蓝光的电致发光膜和无机光致发光层的结合，由此光致发光层对电致发光层产生的蓝光是半透明的。以这种方式，一些蓝光被转换成黄光，并因此产生并发射白光。光致发光层的半透明性在某种程度上是由于将选定的光致发光粒子适当装载到光致发光层的基质中所引起。可以使用单个电极对来驱动器件。本发明对光源需要在超过100℃的温度下工作的应用特别有用。本发明光源的应用的实施例包括需要光源的电子信息显示器、传感器和化学试验器件的背光灯以及一般室内或者夜间室外照明。
在一个非限定实施方式中，本发明是发射蓝光的交流电TDEL器件/灯具，其合并有分散在树脂基质中的光致发光掺铈钇铝石榴石(Y3Al5O12:Ce)粒子的半透明颜色转换层。可以根据第5,432,015号、第6,589,674号、第6,919,126号和第7,112,373号美国专利；以及第11/122,301号、第10/736,020号、第10/736,368号、第11/072,824号、第11/100,190号、第11/184,457号和第11/196,163号美国专利申请的公开(其公开通过引用整体并入本文)来构造TDEL器件。
在本发明中，提供了发射蓝光的电致发光磷光体膜和对蓝光半透明的无机光致发光层，也就是说，光致发光层只是部分地吸收蓝光，使得可以提供并且可以在扩展区域上提供期望的均匀白光照明。本发明的器件包括厚膜介电复合层(厚膜介电复合结构包括：例如具有几千介电常数的铌镁酸铅(PMN)或钛镁酸铅-锆酸铅(PMN-PT)的烧结钙钛矿结构的压电或铁电物质层，和例如锆钛酸铅(PZT)的兼容压电或铁电物质的更薄光滑覆盖层)、蓝光发光层、和半透明光致发光层。例如在第5,432,015号美国专利和第WO00/70917号和第WO03/056879号国际专利申请(其公开通过引用整体并入本文)中所教导的，厚介电结构包括具有锆钛酸铅(PZT)的光滑层的铌镁酸铅或铌镁酸铅-钛酸铅(PMN或PMN-PT)烧结的厚膜层。
以这种方式在扩展区域上产生均匀白光光源。扩展区域可以与制造电致发光器件的可用基底的面积一样大，并且与用于形成器件的各层的装置的尺寸一样大。因此，除了受到膜加工设备的尺寸限制之外，对能够在发射蓝光的电致发光器件(该器件包括厚膜介电复合层)上形成的半透明光致发光层的面积实际上没有限制。一平方米或者更大的面积都是可行的。如果面积非常大，就需要形成金属导体条并间隔地放置在电致发光器件透明电极的表面上以降低透明电极的电阻率。这些导体条可以在光源器件的边缘处并联连接，因此如果需要，可以使用单个电源来驱动其工作。对于面积大于几平方厘米的器件，可能有利的是，将TDEL光源分割成许多使用单独电源来驱动的子区域，以使器件中电短路的可能性最小化或者提供光强度的可控空间变化。
在本发明的另一方面，本发明的白光产生器件可以由弯曲的刚性基底或者柔性基底制成，弯曲的刚性基底或者柔性基底能够承受TDEL器件的制造工艺条件以使得所完成的器件可以被弯曲至所需的曲率。根据可得到的薄膜沉积装置的几何形状，弯曲器件的曲率半径可以从无穷(即，平整表面)变化至一厘米或者更小。弯曲的光源可以用于增加距光源的距离相当于或者大于光源的空间范围处的光强度。本领域的技术人员应该理解，用作线状或者弯曲基底的合适材料包括但不限于耐火板材，耐火板材包括但不限于陶瓷，例如氧化铝、金属陶瓷复合物、玻璃陶瓷材料和高温玻璃材料。
参见图1(不成比例)，TDEL器件被构造在5厘米×5厘米的玻璃基底2上，氧化铝薄势垒层(未示出)被放置在玻璃基底2上以使器件结构的玻璃基底和随后沉积层之间的化学作用最小化。下部电极4和厚膜介电层6被放置在基底上，另一高介电常数光滑层8被放置在厚膜介电层6上(由此形成复合厚膜介电层或结构)。依次包括钛酸钡膜、钽酸盐膜和氧化铝膜的另一组层(未示出)被沉积在光滑层8上，用于将厚膜介电复合结构与发射蓝光的铕活化的硫代铝酸钡磷光体膜化学分离。包括氮化铝的上部薄膜介电膜12被放置在磷光体层10上，并且具有母线16的氧化铟锡膜14被放置在上部介电层12上以形成用于操作TDEL器件的第二电极。包括有分散在树脂基质中的掺铈的钇铝石榴石(YAG)的光致发光颜色转换层18被放置在具有母线16的上部电极16上，并且提供了具有周边密封珠22的盖玻片20以保护器件免受环境空气的危害。
在本发明的实施方式中，半透明的光致发光复合颜色转换层包括嵌入聚合物基质中的无机光致发光粒子的无机石榴石型结构。更具体地，颜色转换层可以包括整层重量的约20％到约40％。本发明包括粒度在约3微米至约7微米的范围分布的掺铈的YAG粒子，这些粒子分散在包括环氧树脂、硅树脂或者相似材料的树脂中。光致发光颜色转换膜的厚度可以在约0.5毫米至约1毫米的范围内。颜色转换粒子的装载和厚度产生了光致发光膜的半透明度，使得仅有部分磷光体光被这个颜色转换层吸收并由此发射白光。
多种材料可以用于形成本发明的光致发光颜色转换层。在一个方面，使用石榴石型结构材料是因为其面对来自激发光源或者来自周围环境的蓝光或紫外光时的高稳定性。还期望的是，对蓝光的吸收和可用的较长波长光的再发射的量子效率尽可能地高。掺铈的YAG(Y3Al5O12:Ce)具有约0.68的光吸收效率。吸收效率被定义为入射到发射中心的蓝色光子被吸收的比例。掺Ce(铈)的YAG具有0.88的内部发射效率。内部发射效率被定义为发射中心吸收的能量中作为较长波长可见光子再发射的比例。关于掺Ce的YAG的外部发射效率为0.60，其被定义为向外发射至YAG材料的长波长光子被发射中心发射的比例。全发射效率是内部发射效率和外部发射效率的乘积。掺铈的YAG的激发光谱具有460纳米峰值，接近于铕活化的硫代铝酸钡电致发光磷光体的475纳米发射峰值。其它光致发光磷光体可适于那些长期稳定性不太重要、并且期望特殊剪裁的发射光谱的其它应用。表1给出了一些这种材料以及它们的主要激发波长和发光颜色的清单。用在光致发光层的其它合适的材料可以选自稀土钨酸盐、稀土钼酸盐、硫代磷酸钙、硅酸锌钙、碱土硅酸盐、碱土金属硅酸盐、氮替代铝硅酸盐、稀土氮氧化物、碱土氯硅酸盐及其组合物。
在本发明中还可以使用纳米级的光致发光粉末。在一些情况下，由于发射位置对称性的降低，纳米尺寸粉末的内部发射效率可以增加，从而增加了辐射发射的概率，而不增加通过短波长蓝色光子的吸收所获能量的非辐射释放的概率。在此情况下，能量的非辐射释放包括在波长大于可见光的波长处的辐射发射以及凭借晶格振动(声子)激发的能量耗散。当光致发光材料粒子的尺寸小于约10nm时，这种作用变得重要。当使用这个尺寸范围内的纳米级粒子时，光致发光膜的基质中粒子的均匀分布变得困难，并且需要在粒子上使用适当的非离子或离子表面涂层或者在基质材料基前驱物材料上运用适当的表面活化剂来抑制粒子的聚集。
本发明的器件合并了蓝光发光膜，该蓝光发光膜是铕活化的硫代铝酸钡磷光体膜，在一些方面，如第2006/0027788号美国专利申请(其公开整体并入本文)所教导的是具有铕活化的BaAl2S4II磷光体膜。这种磷光体膜提供了均匀的高强度蓝光源，该蓝光源有效激发掺铈的YAG以提供有效方式将部分蓝光转换成黄光，从而提供具有可调节色温的均匀照明的白光光源。色温指的是白光的光谱分布，并且与保持在给定的温度下黑体的发射谱有关。例如，高色温是指白光具有淡蓝色色调，低色温是指白光具有淡黄色色调。这可以被本领域的技术人员很好地理解。本发明的器件的色温能够通过改变与颜色转换层相关联的参数来调节，从而改变蓝光的传输和所产生的较长波长光的强度，例如通过改变颜色转换层的厚度、YAG粒子的装载或者YAG的粒子的尺寸分布。这种器件的效率可以通过使从发射蓝光的电致发光磷光体层和从掺铈的YAG光致发光层产生的光的提取最大化来进一步提高。此外，TDEL器件适合在至少高达约110℃的温度下使用，这使得它们适合在大范围的应用中使用。
对于性价比高的应用而言，本发明中使用的TDEL器件可以被构造成具有由单个电极对驱动的较大的发射区域。从这个角度来看，使用交流电TDEL蓝光发射器比交流电TFEL蓝光发射器在某些方面有优势，因为交流电TFEL蓝光发射器不能制造成具有能够由单个电极对驱动的大发射区域。这是由于TFEL发射器器件的工作电压非常接近这些器件中使用的薄膜介电层的介电击穿电压。由于介电击穿是由介电层中的针孔或者类似的缺陷引发的，并且这种缺陷的概率与发射器的面积成比例，所以由介电击穿引起的器件故障率与发射表面的面积成比例。从实践的角度，由单个电极对驱动的TFEL发射器的尺寸被限制为大约0.01cm2。相比之下，TDEL器件可以具有由单个电极对驱动的至少若干平方厘米的大面积，因为TDEL器件更厚的介电层受到介电击穿的影响较小。TDEL器件中厚介电层的高介电常数使TDEL器件能够在合理的低电压下工作而不用考虑其介电层的厚度。TDEL器件磷光体的厚度可以变化以提供工作电压和发光效率的最优组合。使用低电压直流电流驱动的电致发光器件(例如有机发光二极管(OLED))也是已知的，但是实现均匀电流强度以在较大面积上提供均匀的发射强度非常困难。另外由于OLED这种类型器件所使用的有机磷光体材料固有的热不稳定性，所以OLED被限制为在低于约60℃的环境温度下使用。其它类型的发光器件(例如发光二极管(LED))也是已知的，但是由于LED固有的小尺寸，所以它们不能提供均匀照明。
当来自发射蓝光的电致发光磷光体的蓝光进入光致发光层的耦合增加时，光致发光层中产生的黄光的强度也增加。当光致发光层的折射率等于或者大于电致发光磷光体层的折射率并且在任何中间层的表面上的反射最小(例如通过确保任何中间层的厚度小于这些层中的蓝光波长)时，这种耦合是最优的。在光致发光层的折射率小于电致发光层的折射率的情况下，如果两个折射率的差异减少，那么光耦合会增加。
本发明的实施方式可以提供发射蓝光的铕活化的硫代铝酸钡的光折射率与掺铈的YAG的光折射率之间相对接近的匹配。发明人已经发现，通过椭圆测量法测量，用于说明本发明功用的铕活化的硫代铝酸钡磷光体膜具有平均光折射率2.03，然而本领域已知的单晶YAG的折射率在红外光1062nm处为约1.82并且通过光范围在接近紫外光193nm处增加至2.145。如果YAG掺铈，那么其光指数将改变。掺杂铈导致YAG的光致发光发射峰值关于其最大吸收波长偏移，使得在膜中的光致发光的再吸收最小化。如果YAG是分散在树脂或者聚合物基质中的微粒形式，其中YAG粒子的尺寸小于YAG材料中光的波长，那么所形成的复合膜将表现为如同具有均匀折射率一样，该折射率值是YAG指数和基质材料指数的加权平均数。对于普通的树脂或者聚合物来说，折射指数在1.3到1.4的范围内，因此为了最大化复合膜的折射率，需要将膜中YAG的体积分数最大化。因为膜对蓝光的吸收和光致发光发射也都依赖YAG材料的体积分数和膜的厚度以及铈的掺杂浓度，所以这些参数需要一起优化以获得所需的结果。
对于通过光致发光层从来自光源的光所产生的蓝光和更长波长光的提取从而提供有用光依赖于光致发光层与使用光源的周围环境之间的光界面的特性。光对外部环境的外耦合可以通过许多本领域已知的方式来完成，例如提供具有渐变折射率的顶层或者提供具有为最大化光外耦合而设计的纹理的粗糙表面。在一些情况下，周围环境可以是空气，并且在其它情况下周围环境可以是包括光波导的光纤维束或者“光管(light pipe)”的端部，以将所产生的光传输至所需的位置。
还希望最大化来自光致发光层的下表面的光反射，以通过本领域已知的方式来增加可用的提取的光。
上述公开大体上描述了本发明。通过参照以下具体实施例可以更彻底地理解本发明。这些实施例仅是为了说明而描述的，而且并不旨在限制本发明的范围。因为环境可以会发生变化，所以形式变化以及等同替换是可以预期的。尽管本文使用了具体的术语，但是这些术语旨在描述，并不是限制。
实施例
实施例1
根据第5,432,015号、第6,589,674号、第6,919,126号和第7,112,373号美国专利；以及第2005/0202157号、第2004/0170864号、第2004/0170865号、第2005/0202162号、第2005/0255708号和第2006/0017381号美国专利申请(上述文献的公开通过引用整体全部并入本文)中的教导，使用描述的方法将具有铕活化的硫代铝酸钡磷光体膜的发射蓝光的电致发光器件制造在5厘米(长度)×5厘米(宽度)×1毫米(厚度)的玻璃基底上。根据第2006/0027788号美国专利申请(其公开通过引用整体并入本文)教导的，可以将0.5微米厚的磷光体膜加工为使硫代铝酸钡具有面心斜方晶体结构。在一些方面，磷光体膜可以选自具有面心斜方晶格的新型晶体结构的BaAl2S4磷光体化合物或者具有面心斜方晶格结构的BaAl4S7磷光体化合物。本发明还包括在晶格中用氧或硒部分地替代硫的磷光体化合物，表示成BaAl2S4-xOx、BaAl4S7-xOx、BaAl2S4-xSex和BaAl4S7-xSex，其中x的值足够小使得用氧替代硫不会引起第二结晶相的析出。在一些方面，磷光体化合物可以表示成用稀土元素(RE)(例如铕)部分替代钡的Ba1-xRExAl2S4和Ba1-xRExAl4S7，该稀土元素用作磷光体膜材料的发光中心，其中x的值足够小使得也不会发生第二结晶相的析出。磷光体还包括用元素周期表的IIA族元素M来部分替换钡，以形成表示为Ba1-xMxAl2S4和Ba1-xMxAl4S7的相关材料，其中M是选自元素周期表的IIA族或者元素周期表的IIB族的元素，以在x的值足够小使得所述替换不会引起第二结晶相的析出的条件下修改磷光体膜的发射特性或修改磷光体膜的沉积和结晶条件。这些元素对BaAl2S4(II)和BaAl4S7(II)的晶格中的钡的部分替代仅可稍微改变这些相的晶格常数，产生了衍射角以及衍射束的相对强度的小偏移。
光致发光层可以被沉积在第二片玻璃上，并且被涂层的玻璃被放置在电致发光器件上，光致发光层朝向电致发光器件。在两片玻璃之间使用周边密封来密封已完成的器件。器件使用交流电压电源工作以将正弦电压波形传送至像素。峰值电压振幅以10伏的增量改变至270伏。当电压为240伏时，频率在60Hz(每秒120个光脉冲)到1.5kHz之间变化(每秒3000个光脉冲)。图2示出了在200、220和240伏下所测量的器件的光发射光谱。从此图表中可以看出，发射光谱的形状几乎保持恒定，但是强度变化约5倍。图3示出了在这些电压下发射的CIE色坐标。该坐标位于沿着具有不同的色温的白光发射器的曲线的狭窄范围内。图4示出了作为驱动电压函数的相对亮度。
数据示出了亮度随着电压的变化遵循蓝光发射器中的变化，并提供了亮度随电压的变化几乎线性的电压范围，通过驱动脉冲振幅的变化提供高度的亮度控制。图5示出了亮度随驱动频率的变化，这再次示出了在接近两个量级的频率变化上亮度与频率的线性关系。与在260伏和120Hz下达到每平方米1000坎德拉的类似发射蓝光的TDEL器件上亮度的绝对测量相结合的数据示出了电压与频率控制的结合使用可以对来自单个器件的亮度提供极宽的动态范围，在260伏和1500Hz下，范围可从小于每平方米1坎德拉到约每平方米10000坎德拉。虽然驱动脉冲宽度仅需要为约50微秒，但是仍可能在高达10000Hz下驱动类似器件。在1500Hz处数据中没有迹象显示亮度与频率的线性关系的任何偏离，因此可能在更高的驱动频率下得到高达每平方米50000坎德拉的亮度。
Claims (28)
1.一种具有空间扩展表面的发光器件，通过所述空间扩展表面的发射光的亮度在发射表面是均匀的，所述器件包括厚膜复合介电层、发射蓝光的磷光体层、和涂在所述发射蓝光的磷光体层上的光致发光膜，其中所述光致发光膜允许仅传输部分蓝光以转换成更长波长的光，从而提供具有限定颜色的光。
2.如权利要求1所述的器件，其中所述光致发光膜的折射率等于或者大于所述电致发光层的折射率。
3.如权利要求1或者2所述的器件，其中所述更长波长的光是白光。
4.如权利要求1、2或者3所述的器件，其中所述发射蓝光的电致发光层包括铕活化的硫代铝酸钡。
5.如权利要求4所述的器件，其中所述硫代铝酸钡是BaAl2S4II。
6.如权利要求1至5中任意一项所述的器件，其中所述光致发光膜包括嵌入聚合物基质中的无机光致发光粒子。
7.如权利要求6所述的器件，其中所述粒子具有约3μm到约7μm范围的粒度分布。
8.如权利要求7所述的器件，其中所述树脂粒子存在于所述聚合物基质中，其重量是所述基质重量的约20％到约40％。
9.如权利要求6所述的器件，其中所述光致发光膜包括石榴石型结构材料。
10.如权利要求7或8所述的器件，其中所述光致发光膜包括石榴石型结构材料。
11.如权利要求9或10所述的器件，其中所述石榴石型结构材料是钇铝石榴石(YAG)。
12.如权利要求11所述的器件，其中所述钇铝石榴石是Y3Al5O12:Ce。
13.如权利要求6至12中任意一项所述的器件，其中所述光致发光膜包括掺铈或掺铕的材料，该材料选自碱土铝酸盐、稀土铝酸盐、碱土硅酸盐、碱土铝硅酸盐、碱土磷酸盐、碱土氮化硅、氧氮化硅及其组合物。
14.如权利要求6至13中任意一项所述的器件，其中所述树脂选自环氧树脂和硅树脂。
15.如权利要求6至14中任意一项所述的器件，其中所述光致发光膜的厚度为约0.5毫米到约1毫米。
16.如权利要求1至15中任意一项所述的器件，其中所述空间扩展表面是平坦表面。
17.如权利要求1至15中任意一项所述的器件，其中所述空间扩展表面是弯曲表面。
18.如权利要求1至15中任意一项所述的器件，其中所述空间扩展表面是凹面，所述凹面用于将所发射的光的强度集中在所述表面上方的区域。
19.如权利要求1至18中任意一项所述的器件，其中所述显示器还包括平坦或者弯曲的基底。
20.如权利要求1至19中任意一项所述的器件，其中所述厚膜介电复合结构包括：选自铌镁酸铅(PMN)和钛镁酸铅-锆酸铅(PMN-PT)的烧结压电或铁电物质层，以及兼容的锆钛酸铅(PZT)压电或铁电材料的更薄光滑覆盖层。
21.一种发射均匀蓝光的器件，包括：厚膜复合介电层、在所述厚膜复合介电层上方的硫代铝酸钡(BaAl2S4)磷光体层、和涂在所述磷光体层上的钇铝石榴石(YAG)，其中所述YAG允许仅传输部分蓝光以转换成更长波长的光，从而提供具有限定色温的白光。
22.如权利要求21所述的器件，其中所述钇铝石榴石是Y3Al5O12:Ce。
23.如权利要求21或22所述的器件，其中所述YAG的厚度为约0.5毫米到约1毫米。
24.如权利要求21、22或23所述的器件，其中所述YAG是作为具有约3μm到约7μm范围的粒度分布的粒子提供的。
25.如权利要求24所述的器件，其中所述树脂粒子存在于所述聚合物基质中，其重量是所述基质重量的约20％到约40％。
26.如权利要求1至25中任意一项所述的器件，其中所述发射的光用在选自电子信息显示器、传感器和化学试验器件的背光灯的应用中。
27.如权利要求1至26中任意一项所述的器件，其中所述发射光用在需要光源和一般室内或者夜间室外照明的应用中。
28.一种制造均匀白光光源的方法，所述方法包括：
-将发射蓝光的磷光体层应用到厚膜复合介电层上；
-将所述发射蓝光的磷光体层涂有半透明光致发光膜；并且
-施加电场使得所述光致发光膜允许仅传输部分蓝光以转换成更长波长的光从而提供具有限定颜色的光。
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