Устройство с широкой цветовой палитрой на основе сид

Устройство с широкой цветовой палитрой на основе сид

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область изобретения

Изобретение относится к осветительному блоку, который может генерировать свет с широкой цветовой палитрой. Изобретение дополнительно относится к устройству отображения на жидкокристаллических индикаторах (ЖКИ), содержащему такой осветительный блок в качестве блока подсветки.

Предпосылки создания изобретения

Люминесцирующие зеленым материалы для применения в LED (светоизлучающих устройствах) известны в данной области техники. Например, международная патентная заявка WO/2004/036962 описывает светоизлучающее устройство, содержащее светоизлучающую структуру, способную испускать основной свет с длиной волны менее 480 нм, и люминесцентный экран, содержащий люминофор с общей формулой (Sr_1-a-bCa_bBa_cMg_dZn_e)Si_xN_yO_z:Eu_a, в котором 0,002≤a≤0,2, 0,0≤b≤0,25, 0,0≤c≤0,25, 0,0≤d≤0,25, 0,0≤e≤0,25, 1,5≤x≤2,5, 1,5≤y≤2,5 и 1,5≤z≤2,5. Дополнительно WO/2004/030109 описывает возбуждаемый УФ-синим люминесцирующий зеленым материал, состоящий из допированной Eu оксинитридной кристаллической решетки основы с общим составом MSi₂O₂N₂, в котором M представляет собой по меньшей мере один из щелочноземельных металлов, выбранных из группы Ca, Sr, Ba.

Сущность изобретения

Существующие решения светоизлучающих устройств с преобразованием люминофором, по-видимому, страдают или от недостатка интенсивности в красной спектральной области, что не позволяет изготавливать устройства с теплым белым светом (КЦТ < 5000K) и ограничивает свойства воспроизведения цвета, или в них приходится использовать люминофоры, которые имеют существенную часть испускаемой энергии при длинах волн > 650 нм и ухудшают световую отдачу (лм/Вт) таких устройств из-за ограниченной чувствительности глаза в глубокой красной спектральной области. Последние из упомянутых люминофоры обычно представляют собой излучающие полосу спектра материалы, основанные на активации Eu(II) (т.е. двухвалентным европием). С помощью этого активатора ширина спектральной полосы, выраженная в виде полной ширины на половине максимума (ПШПМ), по природе ограничена примерно 50 нм при необходимых длинах волн излучения (пиковый максимум >600 нм). Таким образом, для светоизлучающих устройств с преобразованием люминофором очень желательными являются люминесцентные материалы с узкой полосой или линейчатым излучением в красной спектральной области, поскольку они будут давать увеличенную спектральную эффективность для осветительных целей. В дисплеях такие материалы с насыщенными красными цветовыми точками ведут к более широкой цветовой палитре, если используются, например, в светоизлучающих устройствах для подсветки ЖКИ.

Обнаружено, что для светоизлучающих диодов с преобразованием люминофором (СИД с преобразованием люминофором) очень желательны люминесцентные материалы с узкой полосой или линейчатым излучением. По-видимому, они дают увеличенную спектральную эффективность и значительно увеличенную цветовую палитру в зеленой и красной спектральной области, если применены для устройств подсветки дисплеев (улучшенное цветоделение и насыщенность). Однако при использовании зеленых и красных люминофоров известного уровня техники, подобных допированному редкоземельными металлами АИГ и допированному Eu CaAlSiN₃, можно добиться только ограниченной цветовой палитры.

Следовательно, аспект по изобретению состоит в том, чтобы обеспечить альтернативный осветительный блок, выполненный с возможностью использования альтернативного сочетания люминофоров, которое может обеспечивать широкую цветовую палитру. Также аспект по изобретению состоит в том, чтобы обеспечить альтернативное устройство отображения на ЖКИ, содержащее такой осветительный блок, выполненный в качестве устройства подсветки (и включающий в себя один или более цветных фильтров). Дополнительный аспект по изобретению состоит в том, чтобы обеспечить сочетание люминофоров, которое можно применять в варианте осуществления осветительного блока.

В первом аспекте изобретение обеспечивает осветительный блок, содержащий источник синего света, источник зеленого света, первый источник красного света, содержащий первый люминесцирующий красным материал, выполненный с возможностью выдавать красный свет с широкополосным спектральным распределением света, и второй источник красного света, содержащий второй люминесцирующий красным материал, выполненный с возможностью выдавать красный свет со спектральным распределением света, содержащим одну или более красных линий излучения.

В конкретном варианте осуществления осветительный блок включает в себя смесь люминофорных материалов, содержащую сложный фторид, излучающий красный свет в узком диапазоне (например, (K,Rb)₂SiF₆:Mn, такой как K₂SiF₆:Mn), и допированный Ln (допированный лантаноидом, в частности европием и/или церием) щелочноземельный нитридосиликат (например, (Ba,Sr,Ca,Mg)AlSiN₃:Eu; в частности, (Sr,Ca,Mg)AlSiN₃:Eu), возбуждаемые СИДом синего свечения. В сочетании с СИДом зеленого свечения можно достигнуть 80% цветовой палитры NTSC (National Television System Committee - Национальный Комитет по Телевизионным Стандартам) или выше посредством добавления испускающих красную линию Mn-активированных фторидов к излучающему в широком диапазоне люминофору (Ba,Sr,Ca,Mg)AlSiN₃:Eu, в частности люминофору (Sr,Ca,Mg)AlSiN₃:Eu.

В еще одном конкретном варианте осуществления применяют СИД розового свечения с преобразованием люминофором. Устройство СИДа розового свечения с преобразованием люминофором содержит СИД синего свечения и излучающую красный свет люминофорную смесь, содержащую излучающий в широком диапазоне люминесцирующий красным материал (такой как (Ba,Sr,Ca,Mg)AlSiN₃:Eu, в частности (Sr,Ca,Mg)AlSiN₃:Eu) и дополнительный излучатель красного света в узком диапазоне (подобный K₂SiF₆, допированному Mn). Люминесцирующая красным смесь люминофоров имеет сильное и широкополосное поглощение в области примерно 455 нм, возбуждаемое СИДом синего свечения. Моделирования таких люминофорных слоев с СИДами синего и зеленого свечения (центрованных около 455 нм и 530 нм соответственно) выявляют значительное усовершенствование цветовой палитры NTSC (>80% и выше). Это моделирование подтверждается данными измерений приготовленных люминофорных слоев, достаточно хорошо совпадающими с моделированием.

В еще одном дополнительном аспекте изобретение обеспечивает устройство отображения на основе ЖКИ, содержащее осветительный блок, как определено в настоящем документе, выполненный в качестве блока подсветки. Из-за большой цветовой палитры с помощью устройства отображения на основе ЖКИ можно отображать широкий диапазон цветов. Как будет ясно специалисту в данной области техники, такое устройство отображения на основе ЖКИ дополнительно может включать в себя один или более цветных фильтров, в частности, расположенных ниже по потоку света от блока подсветки (но выше по потоку света от дисплея устройства отображения на основе ЖКИ).

В еще одном дополнительном аспекте изобретение обеспечивает сочетание люминофоров, содержащее люминесцирующий зеленым материал, выбранный из группы, состоящей из содержащего двухвалентный европий оксинитрида, содержащего двухвалентный европий тиогаллата, содержащего трехвалентный церий нитрида, содержащего трехвалентный церий оксинитрида и содержащего трехвалентный церий граната, первый люминесцирующий красным материал, выбранный из группы, состоящей из (Ba,Sr,Ca,Mg)AlSiN₃:Eu и (Ba,Sr,Ca)₂Si_5-xAl_xO_xN_8-x:Eu, где x находится в диапазоне 0-4 (таком как 0 или 0,5-4, подобно 1-4, подобно 2-3; еще более конкретно 0-0,4, таком как 0-0,2), и второй люминесцирующий красным материал, выбранный из группы, состоящей из M₂AX₆, допированного четырехвалентным марганцем, при этом M содержит одновалентные катионы, выбранные из группы, состоящей из Li, Na, K, Rb, Cs, NH₄, при этом A содержит четырехвалентный катион, выбранный из группы, состоящей из Si, Ti, Ge, Sn и Zr, и при этом X содержит одновалентный анион, выбранный из группы, состоящей из F, Cl, Br и I, но по меньшей мере содержит F (как-то, в частности, практически только F). Однако следует отметить, что для получения преимуществ по изобретению в осветительном блоке или устройстве отображения на основе ЖКИ также можно применять другие опции, отличные от этого сочетания люминофоров (также см. ниже).

Осветительный блок по изобретению может представлять собой осветительный блок, который применяют для общего освещения, но также может представлять собой осветительный блок, который применяют, например, для подсветки. Неограничивающий ряд применений приведен ниже. Следует отметить, что термин «осветительный блок» также может относиться к множеству осветительных блоков.

Осветительный блок содержит по меньшей мере четыре источника света. Как будет ясно специалисту в данной области техники, осветительный блок может генерировать свет (т.е. свет осветительного блока), только когда осветительный блок находится в работе. Осветительный блок будет содержать по меньшей мере один источник света, который используют в качестве источника возбуждения. Он может представлять собой, например, СИД синего свечения или СИД УФ свечения, или сочетание обоих типов СИДов. Термины «СИД синего свечения» или «СИД УФ свечения» относятся к СИДам, которые выполнены с возможностью генерировать, во время работы, соответственно синий свет или УФ свет. Выбор источника(ов) возбуждения может зависеть от типа люминесцентных материалов, как известно специалисту в данной области техники. Когда источник возбуждения содержит СИД УФ свечения, осветительный блок дополнительно может содержать люминесцирующий синим материал, выполненный с возможностью генерировать синий свет при возбуждении источником света в виде СИДа УФ свечения. Следует отметить, что один или более других люминесцентных материалов могут быть выполнены с возможностью возбуждения непосредственно УФ светом и/или синим светом люминесцирующего синим материала. Также следует отметить, что термины «источник света» и «СИД» также могут относиться соответственно к множеству источников света и СИДов. Например, когда источник зеленого света (также см. ниже) содержит люминесцентный материал, СИД синего свечения может быть выполнен с возможностью возбуждать этот люминесцирующий зеленым материал, а также первый люминесцирующий красным материал и второй люминесцентный материал. Можно выбирать различные конфигурации, включая, например, СИД с преобразованием люминофором с использованием только люминесцирующего зеленым материала и СИД с преобразованием люминофором с использованием только люминесцирующего красным материала(ов), но также можно применять сочетания люминесцентных материалов, причем либо на СИД (в том числе в смоле), либо удаленно (т.е. на ненулевом расстоянии) от СИДа(ов), например, в качестве покрытия на выходном окне или встроенными в пропускающее окно. СИД с преобразованием люминофором, с СИДом синего свечения, только с люминесцирующим красным материалом(ами), которые возбуждаемы с помощью упомянутого СИДа синего свечения, в настоящем документе также обозначают как СИД розового свечения. Термин «люминесцирующий синим материал» может в вариантах осуществления также относиться к множеству люминесцирующих синим материалов. Термин «источник света» может в принципе относиться к любому источнику света, известному в данной области техники, но, в частности, может ссылаться на источник света на основе СИД, в настоящем документе также обозначаемый как СИД. Описание ниже будет, в целях понимания, направлено только на источники света на основе СИД.

Источник света выполнен с возможностью обеспечивать УФ и/или синий свет (см. выше). В предпочтительном варианте осуществления светоизлучающий диод выполнен с возможностью генерировать свет СИДа с синей составляющей. Другими словами, источник света содержит СИД синего свечения. В еще одном варианте осуществления светоизлучающий диод выполнен с возможностью генерировать свет СИДа с УФ составляющей. Другими словами, источник света содержит СИД УФ свечения. Когда применяют источник УФ света, а желателен синий или белый свет, в качестве синего компонента можно применять, например, общеизвестный материал BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺. Однако альтернативно или дополнительно можно применять также другие люминесцентные материалы, которые способны преобразовывать УФ свет в синий свет. Предпочтительно источник света представляет собой источник света, который во время работы излучает по меньшей мере свет с длиной волны, выбранной из диапазона 200-490 нм, в частности источник света, который во время работы излучает по меньшей мере свет с длиной волны, выбранной из диапазона 400-490 нм, еще более конкретно в диапазоне 440-490 нм. Этот свет частично может быть использован люминесцентным материалом(ами) (см. ниже). В конкретном варианте осуществления источник света содержит твердотельный источник света на основе СИД (такой как СИД или лазерный диод). Термин «источник света» также может относиться к множеству источников света, такому как от 2 до 20 (твердотельных) источников света на основе СИД. Следовательно, термин СИД также может ссылаться на множество СИДов. Следовательно, в конкретном варианте осуществления источник света выполнен с возможностью генерировать синий свет.

Употребляемый здесь термин «белый свет» известен специалисту в данной области техники. В частности, он относится к свету, имеющему коррелированную цветовую температуру (КЦТ) между примерно 2000 и 20000 K, в частности 2700-20000 K, для общего освещения, в частности, в диапазоне примерно от 2700 K до 6500 K, а для целей подсветки, в частности, в диапазоне примерно от 7000 K до 20000 K и, в частности, в пределах примерно 15 SDCM (стандартное отклонение совпадения цветов) от BBL (линия цветностей абсолютного черного тела), в частности, в пределах примерно 10 SDCM от BBL, еще более конкретно в пределах примерно 5 SDCM от BBL.

В варианте осуществления источник света также может обеспечивать свет источника света, имеющий коррелированную цветовую температуру (КЦТ) между примерно 5000 и 20000 K, например, от СИДов с прямым преобразованием люминофором (светоизлучающий диод синего свечения с тонким слоем люминофора, например, для получения 10000 K). Таким образом, в конкретном варианте осуществления источник света выполнен с возможностью обеспечивать свет источника света с коррелированной цветовой температурой в диапазоне 5000-20000 K, еще более конкретно в диапазоне 6000-20000 K, таком как 8000-20000 K. Преимущество относительно высокой коррелированной цветовой температуры может состоять в том, что в свете источника света может быть относительно высокая синяя составляющая.

Таким образом, осветительный блок, в частности, содержит источник света, который может представлять собой один или более из СИДа УФ свечения и СИДа синего свечения. Первый из них в сочетании с люминесцирующим синим материалом, выполненным с возможностью преобразования по меньшей мере части УФ света (СИДа) в синий свет, может обеспечивать источник синего света. Главным образом, применяют СИД синего свечения, в частности, имеющий центроидное излучение в вышеуказанном диапазоне(ах) длин волн, главным образом, 440-490 нм. Таким образом, в варианте осуществления источник синего света содержит светоизлучающий диод (СИД) синего свечения. Термин «источник синего света» также может относиться к множеству источников синего света.

Как и источник синего света может содержать один или более из (a) СИДа УФ свечения в сочетании с люминесцирующим синим материалом, и (b) СИДа синего свечения, источник зеленого света может содержать один или более из СИДа УФ свечения в сочетании с люминесцирующим зеленым материалом (выполненным с возможностью преобразования по меньшей мере части УФ света (СИДа) в зеленый свет), СИДа синего свечения в сочетании с люминесцирующим зеленым материалом (выполненным с возможностью преобразования по меньшей мере части синего света (СИДа) в зеленый свет) и СИДа зеленого свечения. Как ясно из приведенного выше, также можно применять сочетание из двух или более этих источников зеленого света. Кроме того, можно применять люминесцирующий зеленым материал, который преобразует по меньшей мере часть синего света из люминесцирующего синим материала (когда применяют такой люминесцирующий синим материал).

Термин «источник зеленого света» также может относиться к множеству источников зеленого света. Термин «люминесцирующий зеленым материал» может в вариантах осуществления также относиться к множеству люминесцирующих зеленым материалов. В конкретном варианте осуществления источник зеленого света содержит люминесцентный материал, который выполнен с возможностью преобразования по меньшей мере части синего света источника синего света и преобразования упомянутого синего света в зеленый свет.

Как указано выше, источник зеленого света может включать в себя люминесцирующий зеленым материал, который преобразует по меньшей мере часть света источника света, такого как СИД синего свечения, в зеленый свет (во время работы). В частности, люминесцирующий (зеленым) материал может содержать один или более люминофоров, выбранных из группы, состоящей из содержащего трехвалентный церий граната и содержащего трехвалентный церий оксинитрида. Таким образом, в варианте осуществления источник зеленого света включает в себя люминесцентный материал, содержащий M₃A₅O₁₂:Ce³⁺, при этом M выбирают из группы, состоящей из Sc, Y, Tb, Gd и Lu, и при этом A выбирают из группы, состоящей из Al и Ga. В частности, M по меньшей мере содержит один или более из Y и Lu, и при этом A по меньшей мере содержит Al. Материалы этих типов могут давать наивысшие эффективности. В конкретном варианте осуществления второй люминесцирующий красным материал содержит по меньшей мере два люминесцентных материала типа M₃A₅O₁₂:Ce³⁺, при этом M выбирают из группы, состоящей из Y и Lu, при этом A выбирают из группы, состоящей из Al, и при этом соотношение Y:Lu отличается для этих по меньшей мере двух люминесцентных материалов. Например, один из них может быть основан исключительно на Y, такой как Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺, а один из них может представлять собой систему на основе Y, Lu, такую как (Y_0,5Lu_0,5)₃Al₅O₁₂:Ce³⁺. Варианты осуществления гранатов, главным образом, включают гранаты M₃A₅O₁₂, при этом M содержит по меньшей мере иттрий или лютеций, и при этом A содержит по меньшей мере алюминий. Такой гранат может быть допирован церием (Ce), празеодимом (Pr) или сочетанием церия и празеодима; однако в первую очередь Ce. Главным образом, A содержит алюминий (Al), однако также может частично содержать галлий (Ga) и/или скандий (Sc), и/или индий (In), в частности, до примерно 20% Al, более конкретно, до примерно 10% Al (т.е. ионы A практически состоят из 90 или более мольных % Al и 10 или менее мольных % одного или более из Ga, Sc и In); A, в частности, может содержать примерно до 10% галлия. В другом варианте, A и O могут быть по меньшей мере частично замещены Si и N. Элемент M, в частности, может быть выбран из группы, состоящей из иттрия (Y), гадолиния (Gd), тербия (Tb) и лютеция (Lu). Дополнительно, Gd и/или Tb, в частности, составляют только количество вплоть до примерно 20% M. В конкретном варианте осуществления люминесцентный материал из граната содержит (Y_1-xLu_x)₃B₅O₁₂:Ce, при этом x равен или больше 0 и равен или меньше 1. Термин «:Ce» или «:Ce³⁺» указывает на то, что часть ионов металла (т.е. в гранатах: часть ионов «M») в люминесцентном материале замещена на Ce. Например, в случае (Y_1-xLu_x)₃Al₅O₁₂:Ce часть Y и/или Lu замещена на Ce. Это обозначение известно специалистам в данной области техники. Ce заменит M в целом не больше чем на 10%; в целом, концентрация Ce будет находиться в диапазоне 0,1-4%, в частности, 0,1-2% (относительно M). В случае 1% Ce и 10% Y, полная правильная формула может представлять собой (Y_0,1Lu_0,89Ce_0,01)₃Al₅O₁₂. Ce в гранатах находится практически или только в трехвалентном состоянии, как известно специалистам в данной области техники.

В конкретном варианте осуществления источник зеленого света содержит СИД с центроидной длиной волны излучения в диапазоне 510-540 нм.

Источники красного света, в целом, всегда включают в себя два (или более) различных люминесцентных (люминесцирующих) материала. Первый люминесцирующий красным материал обеспечивает при возбуждении светом широкополосную люминесценцию, которая представляет собой по меньшей мере часть красной области спектра. Второй люминесцирующий красным материал предоставляет при возбуждении светом спектр с одной или более линиями. Характерные люминесцентные частицы, которые генерируют линейчатые излучения, представляют собой лантаноиды (f-f переходы, подобные Pr³⁺, Sm³⁺ и Eu³⁺), хром (линейчатое излучение ²E) и четырехвалентный марганец (также излучение ²E). В частности, второй люминесцирующий красным материал основан на четырехвалентном марганце (Mn(IV)).

Таким образом, источник красного света независимо от того включает ли он в себя первый люминесцирующий красным материал или второй люминесцентный материал, может содержать один или более из СИДа УФ свечения в сочетании с люминесцирующим красным материалом (выполненным с возможностью преобразования по меньшей мере части УФ света (СИДа) в красный свет) и СИДа синего свечения в сочетании с люминесцирующим красным материалом (выполненным с возможностью преобразования по меньшей мере части синего света (СИДа) в красный свет). Как будет ясно из приведенного выше, также можно применять сочетания двух или более из этих источников красного света. Дополнительно можно применять люминесцирующий красным материал, который преобразует по меньшей мере часть синего света люминесцирующего синим материала (когда применяют такой люминесцирующий синим материал). Следует отметить, что для возбуждения всех люминесцентных материалов можно использовать единственный источник света. Однако также включены варианты осуществления, в которых поднабор из одного или более источников света выполнен с возможностью обеспечивать вместе с первым люминесцирующим красным материалом и/или вторым люминесцирующим красным материалом красный свет, а другой поднабор из одного или более источников света выполнен с возможностью обеспечивать синий и/или (необязательно вместе с люминесцирующим зеленым материалом) зеленый свет (см. также выше).

Примеры широкополосных излучателей, узкополосных излучателей и линейчатых излучателей, например, описаны Г. Блассе и Б.К. Грабмайером (G. Blasse and B.C. Grabmaier), Luminescent Materials, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1994, в частности главы 1-6 и 10 (ISBN 3-540-58019-0/ISBN 0-387-58019-0).

Термин «(первый или второй) источник красного света» и схожие термины также может относиться к множеству (первых или вторых) источников красного света соответственно. Термин «первый люминесцирующий красным материал» в вариантах осуществления также может относиться к множеству первых люминесцирующих красным материалов. Аналогичным образом термин «второй люминесцирующий красным материал» может в вариантах осуществления также относиться к множеству вторых люминесцирующих красным материалов.

В частности, представляется, что широкополосный излучающий красным материал с центроидной длиной волны выше примерно 590 нм и с относительной широкой полосой излучения может обеспечивать хорошие результаты. Таким образом, в варианте осуществления первый источник красного света выполнен с возможностью выдавать красный свет с широкополосным спектральным распределением света с центроидной длиной волны излучения ≥590 нм и с полной шириной на половине максимума (ПШПМ) ≥70 нм (но, в частности, ≤ 130 нм). Широкополосные излучатели часто представляют собой системы, которые имеют стоксов сдвиг, который известен в данной области техники. В настоящем документе термин «центроидная длина волны» и «полная ширина на половине максимума», в частности, относятся к значениям, которые можно извлекать из спектров излучения на шкале длин волн и по энергии (например, Вт/нм). Термин «центроидная длина волны» известен в данной области техники и относится к значению длины волны, при котором половина световой энергии находится на более коротких, а половина энергии на более длинных длинах волн; это значение приводят в нанометрах (нм). Это спектральное среднее интенсивности по длине волны (Σ λ×I_λ/(Σ I); т.е. интегрирование интенсивности по полосе излучения, нормализованное по интегрированной интенсивности). Центроидную длину волны и полную ширину на половине максимума, как обычно, определяют при комнатной температуре (в частности, 20°C) соответствующего люминесцентного материала.

Излучающие красный свет люминесцентные материалы, которые имеют широкополосные излучения, в частности, представляют собой содержащие двухвалентный европий материалы. Таким образом, в конкретном варианте осуществления первый источник красного света содержит упомянутый первый люминесцирующий красным материал, выбранный из группы, состоящей из содержащего двухвалентный европий сульфида, содержащего двухвалентный европий нитрида и содержащего двухвалентный европий оксинитрида. Таким образом, в варианте осуществления первый люминесцирующий красным материал выбирают из группы, состоящей из содержащего двухвалентный европий сульфида, содержащего двухвалентный европий нитрида и содержащего двухвалентный европий оксинитрида. В частности, первый люминесцирующий красным материал выбирают из группы, состоящей из (Ba,Sr,Ca,Mg)AlSiN₃:Eu (в частности, (Sr,Ca,Mg)AlSiN₃:Eu) и (Ba,Sr,Ca)₂Si_5-xAl_xO_xN_8-x:Eu (где x как указано выше). В этих соединениях европий (Eu) является практически или только двухвалентным и замещает один или более из указанных двухвалентных катионов.

В целом, Eu не будет присутствовать в количествах более 10% от катиона, в частности в диапазоне примерно 0,5-10%, более конкретно в диапазоне примерно 0,5-5% относительно катиона(ов), который он замещает. Термин «:Eu» или «:Eu²⁺» указывает на то, что часть ионов металла замещена на Eu (в этих примерах Eu²⁺). Например, в случае 2% Eu в CaAlSiN₃:Eu, правильная формула может представлять собой (Ca_0,98Eu_0,02)AlSiN₃. Двухвалентный европий будет в целом замещать двухвалентные катионы, такие как приведенные выше двухвалентные катионы щелочноземельного металла, в частности, Mg, Ca, Sr и Ba, еще более конкретно Ca, Sr или Ba.

Дополнительно материал (Ba,Sr,Ca)₂Si_5-xAl_xO_xN_8-x:Eu (где x как указано выше) также можно обозначать как M₂Si_5-xAl_xO_xN_8-x:Eu, при этом M представляет собой один или более элементов, выбранных из группы, состоящей из бария (Ba), стронция (Sr) и кальция (Ca); в частности в варианте осуществления M содержит в этом соединении Sr и/или Ba. Таким образом, термин «(Ba,Sr,Ca)» и схожие термины могут указывать на то, что в соединении присутствуют один или более из Ba, Sr и Ca (в положении(ях) M). В дополнительном конкретном варианте осуществления M состоит из Sr и/или Ba (без учета присутствия Eu), в частности 50-100%, в частности 50-90% Ba и 50-0%, в частности 50-10% Sr, как-то Ba_1,5Sr_0,5Si₅N₈:Eu, (т.е. 75% Ba; 25% Sr). Здесь Eu вводят и замещают им по меньшей мере часть M, т.е. один или более из Ba, Sr и Ca).

Аналогичным образом материал (Ba,Sr,Ca,Mg)AlSiN₃:Eu также можно обозначать как MAlSiN₃:Eu, в котором M представляет собой один или более элементов, выбранных из группы, состоящей из бария (Ba), стронция (Sr), кальция (Ca) и магния (Mg); в частности M содержит в этом соединении кальций или стронций, или кальций и стронций, чаще главным образом кальций. Здесь Eu вводят и замещают им по меньшей мере часть M (т.е. один или более из Mg, Ba, Sr и Ca). Предпочтительно в варианте осуществления первый люминесцирующий красным материал содержит (Ca,Sr,Mg)AlSiN₃:Eu, предпочтительно CaAlSiN₃:Eu. Дополнительно в другом варианте осуществления, который можно сочетать с предыдущим, первый люминесцирующий красным материал содержит (Ca,Sr,Ba)₂Si_5-xAl_xO_xN_8-x:Eu, предпочтительно (Sr,Ba)₂Si₅N₈:Eu. Термины «(Ca,Sr,Ba)» обозначают, что соответствующий катион может быть занят одним или более из кальция, стронция или бария. Они также указывают на то, что в таком материале соответствующие места катионов могут быть заняты катионами, выбранными из группы, состоящей из кальция, стронция и бария. Таким образом, материал, например, может содержать кальций и стронций или только стронций и т.д. Аналогичным образом это применимо к другим терминам (с таким катионом(ами)).

Таким образом, в варианте осуществления первый люминесцирующий красным материал дополнительно может содержать M₂Si₅N₈:Eu²⁺, при этом M выбирают из группы, состоящей из Ca, Sr и Ba, еще более конкретно при этом M выбирают из группы, состоящей из Sr и Ba. В еще одном варианте осуществления, который можно сочетать с предыдущим, первый люминесцирующий красным материал дополнительно может содержать MAlSiN₃:Eu²⁺, при этом M выбирают из группы, состоящей из Mg, Ca, Sr и Ba, еще более конкретно при этом M выбирают из группы, состоящей из Sr и Ca.

Дополнительно представляется, в частности, что (второй) излучающий красную линию материал с центроидной длиной волны выше примерно 610 нм и с относительно узкой шириной полосы может обеспечивать хорошие результаты, в частности, такие как приведенные выше содержащие четырехвалентный марганец системы. В частности, второй источник красного света выполнен с возможностью обеспечения красного света со спектральным распределением света, содержащим одну или более красных линий излучения, имеющих центроидную длину волны излучения ≥ 610 нм, и с одной или более красными линиями излучения, имеющими полную ширину на половине максимума (ПШПМ) ≤ 50 нм.

Конкретный пример такого второго люминесцирующего красным материала относится к типу M₂AX₆, допированному Mn⁴⁺ (т.е. в положении A). В частности, второй источник красного света содержит упомянутый первый люминесцирующий красным материал, выбранный из группы, состоящей из M₂AX₆, допированного четырехвалентным марганцем, при этом M содержит одновалентные катионы, выбранные из группы, состоящей из Li, Na, K, Rb, Cs, NH₄, в частности, по меньшей мере содержащей калий (K), при этом A содержит четырехвалентный катион, выбранный из группы, состоящей из Si, Ti, Ge, Sn и Zr, в частности, по меньшей мере содержащей кремний (Si), и при этом X содержит одновалентный анион, выбранный из группы, состоящей из F, Cl, Br и I, но по меньшей мере содержащей F (и, главным образом, практически содержащей только F). В этом контексте выражение «по меньшей мере содержащий» главным образом относится к вариантам осуществления, в которых конкретные вещества могут содержать одну или более из указанных разновидностей частиц, но содержат по меньшей мере частицы, которые обозначены с использованием «по меньшей мере содержит». В качестве примера, когда M по меньшей мере содержит K, это может подразумевать варианты осуществления, в которых частицы или одновалентный катион M (или положение(я) M в кристаллической решетке основы) включает в себя >0% K, вплоть до 100%. Таким образом, например, включены следующие варианты осуществления: (K_0,01Rb_0,99)₂SiF₆:Mn, RbKSiF₆:Mn и K₂SiF₆:Mn, и т.д. и т.п. В варианте осуществления M содержит K и/или Rb (т.е. (Rb,K)₂SiF₆:Mn).

Как известно в данной области техники, выражение «M₂AX₆, допированный Mn⁴⁺» также можно обозначать как M₂AX₆:Mn⁴⁺. Здесь термин «:Mn» или «:Mn⁴⁺» указывает на то, что часть четырехвалентных ионов A замещена на четырехвалентный Mn. Термин «четырехвалентный марганец» относится к Mn⁴⁺. Он является общеизвестным люминесцентным ионом. В формуле, которая указана выше, часть четырехвалентного катиона A (такого как Si) является замещенной марганцем. Таким образом, M'_xM_2-2xAX₆, допированный четырехвалентным марганцем, также можно обозначать как M'_xM_2-2xA_1-mMn_mX₆. Мольная процентная доля марганца, т.е. процентная доля четырехвалентного катиона A, который он замещает, в целом будет находиться в диапазоне 0,1-15%, в частности 1-12%, т.е. m находится в диапазоне 0,001-0,15, в частности в диапазоне 0,01-0,12.

A содержит четырехвалентный катион и, в частности, по меньшей мере содержит кремний. A может необязательно дополнительно содержать один или более из титана (Ti), германия (Ge), олова (Sn) и цинка (Zn). Предпочтительно по меньшей мере 80% еще более предпочтительно по меньшей мере 90%, как-то по меньшей мере 95% M состоит из кремния. Таким образом, в конкретном варианте осуществления M₂AX₆ также можно описать в виде M₂A_1-m-t-g-s-zrMn_mTi_tGe_gSn_sZr_zrX₆, при этом m представляет собой то, что указано выше, и при этом каждый из t, g, s, zr индивидуально находится предпочтительно в диапазоне 0-0,2, в частности 0-0,1, еще более конкретно 0-0,05, при этом t+g+s+zr меньше 1, в частности равно или меньше 0,2, предпочтительно в диапазоне 0-0,2, в частности 0-0,1, еще более конкретно 0-0,05, и при этом A, главным образом, представляет собой Si.

Как указано выше, M относится к одновалентным катионам, но, в частности, по меньшей мере содержит один или более из калия и рубидия. Другие одновалентные катионы, которые дополнительно могут содержаться в M, можно выбирать из группы, состоящей из лития (Li), натрия (Na), цезия (Cs) и аммония (NH⁴⁺). Предпочтительно по меньшей мере 80%, еще более предпочтительно по меньшей мере 90%, как-то 95% M состоит из одного или более из калия и рубидия. В конкретном варианте осуществления M₂AX₆ также можно описать как (K_1-r-l-n-c-nhRb_rLi_lNa_nCs_c(NH₄)_nh)₂AX₆, при этом r находится в диапазоне 0-1 (и при этом соотношение калий - рубидий предпочтительно представляет собой то, что указано выше), при этом каждый из l, n, c, nh индивидуально предпочтительно находится в диапазоне 0-0,2, в частности 0-0,1, еще более конкретно 0-0,05, и при этом l+n+c+nh меньше 1, в частности равна или меньше 0,2, предпочтительно в диапазоне 0-0,2, в частности 0-0,1, еще более конкретно 0-0,05. Таким образом, изобретение также предусматривает (K_1-r-l-n-c-nhRb_rLi_lNa_nCs_c(NH₄)_nh)₂AX₆:Mn и схожие узкополосные люминесцентные материалы. A в настоящем документе, в частности, представляет собой Si.

Как указано выше, X относится к одновалентному аниону, но по меньшей мере содержит фтор. Другие одновалентные анионы, которые необязательно могут присутствовать, можно выбирать из группы, состоящей из хлора (Cl), брома (Br) и йода (I). Предпочтительно, по меньшей мере 80%, еще более предпочтительно по меньшей мере 90%, как от 95% X состоит из фтора. Таким образом, в конкретном варианте осуществления M₂AX₆ также можно описать как M₂A(F_1-cl-b-iCl_clBr_bI_i)₆, при этом каждый из cl, b, i индивидуально предпочтительно находится в диапазоне 0-0,2, в частности 0-0,1, еще более конкретно 0-0,05, и при этом cl+b+i составляет меньше 1, в частности равна или меньше 0,2, предпочтительно в диапазоне 0-0,2, в частности 0-0,1, еще более конкретно 0-0,05.

Таким образом, M₂AX₆ также мощно описать как (K_1-r-l-n-c-nhRb_rLi_lNa_nCs_c(NH₄)_nh)₂Si_1-m-t-g-s-zrMn_mTi_tGe_gSn_sZr_zr(F_1-cl-b-iCl_clBr_bI_i)₆, причем значения для r, l, n, c, nh, m, t, g, s, zr, cl, b, i указаны выше. Таким образом, изобретение также предусматривает (K_1-r-l-n-c-nhRb_rLi_lNa_nCs_c(NH₄)_nh)₂Si_1-m-t-g-s-zrMn_mTi_tGe_gSn_sZr_zr(F_1-cl-b-iCl_clBr_bI_i)₆:Mn и схожие узкополосные люминесцентные материалы. Однако, в частности, второй источник красного света содержит упомянутый второй люминесцирующий красным материал, содержащий K₂SiF₆:Mn.

Поскольку марганец замещает часть ионов кристаллической решетки основы и имеет конкретную функцию, его также обозначают как «допант» или «активатор». Таким образом, гексафторсиликат допируют или активируют марганцем (Mn⁴⁺).

В дополнение к или альтернативно содержащей марганец системе второй источник красного света может включать в себя упомянутый второй люминесцирующий красным материал, содержащий материал из светопреобразующих наночастиц.

Показано, что наночас