CN1116753A - 显示器件 - Google Patents

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刘永哲
郑佐永
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Abstract

一种显示器件，它包括：具有380-420nm的主发射峰的背光源；用于在背光源所发射的光中选择具有预定方向的光的偏振器；用于接收所选择的光的检偏器；一对设在偏振器与检偏器之间的电极；设在电极之间的诸如液晶材料和PLZT之类的光电材料；以及一个荧光物质层，此荧光物质层包含可由来自于背光源的光照射激发的荧光物质。该显示器件具有增大视角和改进亮度。

Description

显示器件
本发明涉及一种显示器件，更具体地讲是涉及一种具有大视角和提高亮度的显示器件，这种大视角和提高亮度是通过采用一个深蓝色背光源和一由此光源激励的荧光层实现的。
光电显示器件是一种光接收显示器件，例如LCD(液晶显示)器件或PLZT(锆钛酸铅镧)器件。这种光接收显示器件具有一个基本结构，其中液晶材料或PLZT光电材料被夹置于纵向的和横向的电极之间。在该显示器件前部设有一个检偏器，在其后部设有一个偏振器。为了采用这种器件获得全色显示，在后部设有一个白光源(背光源)，在前部设有布置于每一象素上的红、绿和蓝色滤色器，以便激励光电材料。
这种类型的光电显示器件的结构可参照附图1得以详细描绘。在此图中，背光源1从后部发射白光，偏振器2仅在所发射的背光中选择具有预定方向的光，检偏器6接收所选择的光。在偏振器2与检偏器6之间，设有由横向电极3和纵向电极5夹持的光电材料4。在前部，在基片10上形成有滤色器7的图案。在另一种基本***中，滤色器7的图案可设置于电极5和检偏器6之间。根据这些现有的***，滤色器的位置是微妙的。
采用TN(扭曲向列)、STN(超扭曲向列)或铁电性液晶作为光电材料的液晶显示器件是液晶显示器件的主要发展方向，这种器件应用了一种光电效应，即，液晶材料的分子取向根据施加于其上的电场或热而改变。由于这种器件工作于低电压且消耗很少电能，而且显示图案尺寸可自由设计，因此这种器件具有广阔的应用范围，此范围包括诸如用于液晶彩色电视机、袖珍计算机、数字显示器和数字表中的平板显示器件。
另一种光电材料PLZT是一种透明的铁电性材料，它可用下列通用分子式表示：(Pb1－xLax)(Zr1－yTiy)1－x/4O3(0＜x≤0.3，0≤y≤1.0)。根据此材料的组成配比，此材料可呈现不同的光电特性。近来已对采用此材料的各种显示器件(光调制器、光开关、光阀、等等)进行了广泛地研究和开发。
然而，由于上述器件使用了一个偏振器，故因光利用率低而导致亮度较低。而且，由于来自背光源的光即白光要穿过PLZT或液晶材料、电极、偏振器和滤色器，因此光的强度与始发白光相比严重降低。另外，由于LC(液晶)或PLZT阀限制了背光的传输角度，因此通过光阀的光使得观视角非常窄。
本发明的目的是要克服现有光电显示器中存在的小视角和低亮度问题，并提供一种显示器件，该显示器件采用可由深蓝区的光能激励的荧光层替代现有光电显示器中使用的滤色器，并采用一深蓝色光源代替白色背光源。
本发明的目的通过这样一种显示器件来实现，该显示器件包括：一个背光源，其主发射峰在380—420nm的波长区；一个偏振器，用于在背光源所发射的光中选择具有预定方向的光；一个检偏器，用于接收所选择的光；一对电极，它们设置于偏振器和检偏器之间；光电材料，设在电极之间；和一荧光层，它包含可通过来自背光源的光照射而激发的荧光物质。
通过参照附图详细地描述本发明的一优选实施例，本发明的上述目的和优点将变得更为清楚，在附图中：
图1是现有显示器件的结构示意图；
图2是根据本发明的一实施例的显示器件的结构示意图；
图3是当由254nm的光激励时深蓝色发光物质SrMgP2O7：Eu的发射光谱；
图4是当由394nm的光激励时发蓝色光的荧光物质Sr10(PO4)6Cl2：Eu的发射光谱；
图5是当由394nm的光激励时发绿色光的荧光物质SrGa2S4：Eu的发射光谱；
图6是当由394nm的光激励时发红色光的荧光物质3.5MgO·0.5MgF2·GeO2：Mn的发射光谱。
优选的背光源是一个灯，它包括从下列物质组中选出的至少一种发深蓝色光的荧发光物质，所述物质组包括：SrP2O7：Eu(420nm)、SrMgP2O7：Eu(394nm)、Sr3(PO4)2：Eu(408nm)、(Sr，Ba)Al2Si2O8：Eu(400nm)、Y2Si2O7：Ce(385nm)、ZnGa2O4：Li，Ti(380nm)、YTaO4：Nb(400nm)、CaWO4(410nm)、BaFX：Eu(其中X表示卤素，380nm)、(Sr，Ca)O·2B2O3：Eu(380—450nm)、SrAl12O14：Eu(400nm)和Y2SiO5：Ce(400nm)。这里在括号中的数字对应于各发光物质的主峰波长。
对于上述发光物质中的SrMgP2O7：Eu，当用254nm的紫外光激励时，呈现图3所示的发射光谱。
优选的荧光物质包括：由下列物质中选出的至少一种发蓝色光的荧光物质：Sr10(PO4)6Cl2：Eu2+(447nm)、(Sr0.9Ca0.1)10(PO4)6Cl2：Eu(452nm)、BaMg2Al16O27：Eu(450nm)、Ba3－xSrxMgSi2O8：Eu(x＝0－3，440－460nm)、Ba5SiO4Cl6：Eu(440nm)、ZnS：Ag，Cl、ZnS：Ag，Al、ZnS：Ag和ZnS：Ag，Ga；由下列物质中选出的至少一种发绿色光的荧光物质：SrAl2O4：Eu(520nm)、SrGa2S4：Eu(518nm)、Ca3SiO4Cl2：Eu(510nm)、Ba2－xSrxSiO4：Eu2+(x＝0－2，505－575nm)、Y3Al5O12：Ce(540nm)、BaZrO3：Eu、ZnS：Cu、ZnS：Cu，Al和ZnS：Cu，Au，Al；以及由下列物质中选出的至少一种发红色光的荧光物质：6MgO·As2O5：Mn(655nm)、3.5MgO·0.5MgF2·GeO2：Mn(655nm)、Na5Eu(W1－xMOxO4)4(x＝0－1)、K5Eu(W1－xMOxO4)4(x＝0－1)、SrY2S4：Eu、SrY2S4：Mn、Y2O2S：Eu和NaGd1－xEuxTiO4(x＝0－1)。这里括号中的数字对应于当由深蓝色背光激励时各荧光物质的主发射峰波长。
在图4—6中示出了当由394nm的深蓝色光激励时上述荧光物质中的发蓝色光的(Sr10(PO4)6Cl2：Eu)、发绿色光的(SrCa2S4：Eu)和发红色光的(3.5MgO·0.5MgF2·GeO2：Mn)的荧光物质的发射光谱。在蓝、绿和红色荧光物质中的适当选择将给出具有良好特性的彩色显示器件。
该显示器件最好还设有一个背光传输镜，用于反射从荧光物质在所有方向上发射的并穿过该器件的光，以提高发射效率。此背光传输镜使背光透过，同时反射由荧光物质发射的光。
本发明的显示器件采用深蓝色区的光作为背光源替代白光，并采用可由深蓝色区的光激励的荧光物质替代滤色器，以显著增大视角和提高亮度。穿过具有滤色器的现有光电器件的光是直线传输的，而本发明的荧光物质发射的光具有全方向(非定向)发射特性，从而增大了视角。另外，由于背光不通过滤色器，因此可减少由滤色器引起的光衰减量，从而使亮度净增加。
作为本发明中的背光源，选择深蓝色区的光是考虑到下列因素：LCD中的液晶容易由紫外光照射而发生化学变化，紫外光不能穿透PLZY，因此当采用近紫外光灯时，透射光的强度变弱。
本发明中使用的背光源发射波长区为380—420nm的光。在此，若波长小于380nm且光电材料为液晶，那么液晶材料会分解。同时，若波长小于380nm并使用PLZT，则会产生紫外光截止，即，用于激发前部的荧光物质的光强度太弱。另一方面，若波长超过420nm，则色重显区太窄。
可以采用与形成常规CRT(阴极射线管)的荧光粉层相似的方法形成本发明的显示器件中的荧光物质。
即，设置一个用于吸收外部光的黑色基底(matrix)图案层，并在黑色基底图案之间形成一个荧光物质层，此荧光物质层受背光照射时可发射各色光。其中，黑色基底以光致抗蚀剂方法形成，用作光吸收石墨层。首先，通过清洗基片内侧并涂敷含有聚乙烯醇、重铬酸钠、氧化丙烯和氧丙环的聚合物、丙烯醛基(acryl)乳液以及纯水的光致抗蚀剂，在基片的内表面上形成一个光致抗蚀剂图案，对所涂敷的基片进行干燥和显影处理。在形成光致抗蚀剂图案处的基片表面上涂敷石墨，并采用过氧化氢进行蚀刻除去光致抗蚀剂，从而形成黑色基底层。然后，在黑色基底层表面上，涂敷含有第一种荧光物质颗粒、纯水和聚乙烯醇的荧光物质浆料，并通过干燥、曝光、显影、清洗和再干燥，形成第一荧光物质层。按照相同方法依次形成第二和第三荧光物质层，从而形成具有三色发光荧光物质的荧光物质层。
图2示出了根据本发明的一实施例的一种优选显示器件。后部(图中左侧)的背光源1′发射深蓝色区的光，偏振器2仅选择背光中的具有预定方向的光，检偏器6接收所选择的光。在偏振器2与检偏器6之间还设有横向电极3、光电材料4和纵向电极5。在前部(图中右侧)，在诸如玻璃之类的基片10上形成有荧光物质图案8和黑色基底9。
本发明的显示器件以能发射各色光的荧光物质层替代了传统器件的滤色器。从背光源发射并通过偏振器的光，根据一对透明电极上是否施加电压，按不同路径穿过光电材料。透射光由检偏器传送或截止。透过的光激发荧光物质层上的预定荧光物质，受激发的荧光物质在所有方向上发射相应波长的光。
如上所述，由于本发明的显示器件通过采用能全方向发射彩色光的荧光物质和用于激发该荧光物质的光源来重显各种颜色，因此与传统的显示器件相比，本发明的显示器件具有改善的视角和增大的亮度。
本发明的显示器件是新颖的，并可替代诸如STN型LCD、TFT(薄膜晶体管)型LCD、FLCD或PLZT器件之类的光电显示器件。

Claims (5)

1.一种显示器件，包括：
一个背光源，其主发射峰位于380—420nm的波长区；
一个偏振器，用于在所述背光源发射的光中选择具有预定方向的光；
一个检偏器，用于接收所选择的光；
一对电极，设在所述的偏振器与检偏器之间；
光电材料，设在所述电极对之间；和
一个荧光物质层，它包含可由所述背光源发射的光照射激发的荧光物质。
2.根据权利要求1的显示器件，其中所述背光源包含从下列物质组中选出的至少一种材料：SrP2O7：Eu、SrMgP2O7：Eu、Sr3(PO4)2：Eu、(Sr，Ba)Al2Si2O8：Eu、Y2Si2O7：Ce、ZnGa2O4：Li、Ti、YTaO4：Nb、CaWO4、BaFX：Eu(其中X代表卤素)、(Sr，Ca)O·2B2O3：Eu、SrAl12O14：Eu和Y2SiO5：Ce。
3.根据权利要求1的显示器件，其中所述荧光物质包含：从下列物质组中选出的至少一种发蓝光的荧光物质：Sr10(PO4)6Cl2：Eu2+、(Sr0.9Ca0.1)10(PO4)6Cl2：Eu、BaMgAl16O27：Eu、Ba3－xSrxMgSi2O8：Eu(x＝0－3)、Ba5SiO4Cl6：Eu、ZnS：Ag，Cl、ZnS：Ag、Al、ZnS：Ag和ZnS：Ag、Ga；从下列物质组中选出的至少一种发绿光的荧光物质：SrAl2O4：Eu、SrGa2S4：Eu、Ca3SiO4Cl2：Eu、Ba2－xSrxSiO4：Eu(x＝0－2)、BaZrO3：Eu2+、Y3Al5O12：Ce、ZnS：Cu、ZnS：Cu、Al和ZnS：Cu、Au、Al；以及从下列物质组中选出的至少一种发红光的荧光物质：6MgO·As2O5：Mn、3.5MgO·0.5MgF2·GeO2：Mn、SrY2S4：Eu、Na5Eu(W1－xMOxO4)4(x＝0－1)、K5Eu(W1－xMOxO4)4(x＝0－1)、SrY2S4：MnY2O2S：Eu和NaGd1－xEuxTiO4(x＝0－1)。
4.根据权利要求1的显示器件，其中所述荧光物质层包括发射红、绿和蓝光的荧光物质的荧光物质图案以及位于所述荧光物质图案之间的由碳黑构成的黑色基底层。
5.根据权利要求1的显示器件，其中所述光电材料是从液晶材料和PLZT中选择的一种。
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