專利名稱：一種使用白色led光源的lcd背光系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用半導(dǎo)體光源的背光系統(tǒng)，具體涉及使用LED (Light-Emitting Diode，發(fā)光二極管)光源的LCD ( Liquid Crystal Display, 液晶顯示)背光光源，特別是涉及發(fā)光轉(zhuǎn)換和混合的LED光源。
背景技術(shù)：
隨著超高亮LED的技術(shù)逐漸成熟，價(jià)格不斷下降，因其具有壽命長(zhǎng)、 耐震動(dòng)、發(fā)光效率高、無干擾、不怕低溫、無汞污染問題和性價(jià)比高等優(yōu) 勢(shì)，LED在各種信號(hào)顯示和照明光源領(lǐng)域中的應(yīng)用得到了很大的擴(kuò)展，尤 其在液晶顯示器背光源的應(yīng)用方面，它已逐漸取代CCFL (Cold-Cathode Florescent Lamps,冷陰;〖及熒光管)背光源，在液晶顯示領(lǐng)域顯示出了巨大 的潛力。
由于亮度低,以往的LED作為背光源的使用只能限制在小型顯示器上。 隨著半導(dǎo)體技術(shù)的快速發(fā)展，力。上封裝設(shè)計(jì)的新概念,LED的亮度和效率得 以顯著提高,LED背光源的應(yīng)用范圍更加廣泛。
作為背光源，LED可大致分為三類白色、單色和多色。使用白色LED 背光時(shí)，電路相對(duì)簡(jiǎn)單，其發(fā)出白光的原理是芯片發(fā)出的藍(lán)光一部分通 過^ 某介轉(zhuǎn)變?yōu)辄S光；藍(lán)光和黃光混和就產(chǎn)生了白光，色坐標(biāo)(白點(diǎn)^又決于藍(lán) 光和黃光的比例，白場(chǎng)的色溫固定，色域較小。在以紅、綠、藍(lán)LED構(gòu)成 白色時(shí)，能夠改進(jìn)LCD顯示屏前的顏色與亮度性能，擴(kuò)大色域的同時(shí)，還 能實(shí)現(xiàn)高亮度，因而在這方面比CCFL更優(yōu)越。使用單色LED的RGB背 光，由于各顏色交互排列，就需要附加混色所需的空間，產(chǎn)生均勻的混和 光，該混色區(qū)的大小取決于兩個(gè)同色LED之間的距離和它們的發(fā)射角。相 比之下，多色LED和白色LED的混色是發(fā)生在其封裝結(jié)構(gòu)中，因此，對(duì) 光的發(fā)射特性進(jìn)行補(bǔ)償所需的空間就小得多，但這種方案的背光系統(tǒng)驅(qū)動(dòng) 和控制電路比較復(fù)雜。
為了進(jìn)一步擴(kuò)大色彩表現(xiàn)范圍,不局限于以往的R(紅)、綠(G)、 B (藍(lán))三原色,通過追加新的色彩可以實(shí)現(xiàn)多色化,使LCD屏幕具有更寬廣 的色域。
由于LED是點(diǎn)光源，輻射圖樣是圓錐形，因此LED背光的關(guān)鍵是獲
得一個(gè)均勻照亮的表面。導(dǎo)光板是提高顏色均勻性的有效方法。為了得到
高亮度，用LED在LCD屏幕后直接照明的方案優(yōu)于使用側(cè)光源的方案。
中國(guó)專利200410048713.3提供一種背光源組合及具有該背光源組合體 的液晶顯示器，是側(cè)光式背光源,且未指定所使用的光源；專利03106671.2 所述的背光源設(shè)置在被照射體的背面?zhèn)?，其光源由綠色、藍(lán)綠色、藍(lán)色、橙 色、紅色、黃綠色中的任一種顏色的發(fā)光二極管構(gòu)成,并且其液晶顯示裝置 是黑白顯示型；中國(guó)專利02152111.5所述的背光源是使用多個(gè)發(fā)光二極管 的側(cè)光式背光源。
本發(fā)明人的另一個(gè)專利申請(qǐng)"一種使用LED光源的LCD背光系統(tǒng)"， 申請(qǐng)?zhí)枮?00810066096.6,申請(qǐng)日為2008年2月18日，該專利提供一種 使用混色LED光源結(jié)合紅色LED光源的LCD背光系統(tǒng)，所述的混色LED 光源是由藍(lán)光LED芯片激發(fā)綠色熒光粉發(fā)出綠光，使藍(lán)、綠光混合形成混 色光，所述紅色LED光源是單色紅光LED芯片發(fā)出紅光。
現(xiàn)有專利中，未有背光系統(tǒng)使用由紅、藍(lán)LED芯片加綠色焚光粉共同 封裝成的白光LED光源做為背光源，以改善顯示設(shè)備的色彩表現(xiàn)力和色域 范圍。
_S_^
本發(fā)明的目的在于提供一種使用白色LED光源的LCD背光系統(tǒng)。 所述的白色LED光源是使用紅光LED芯片和藍(lán)光LED芯片共同封裝
在同 一個(gè)器件中，并用含有能由藍(lán)光激發(fā)出綠光的熒光粉的灌封材料覆蓋，
形成LED光源。
所述的藍(lán)光LED芯片的發(fā)射主波長(zhǎng)范圍一般是380nm 480nm;紅光 LED芯片的發(fā)射主波長(zhǎng)范圍一般是580nm 700nm;由藍(lán)光激發(fā)焚光粉所發(fā) 射的綠色光的主波長(zhǎng)范圍一般是490nm 570nm。
所述的熒光粉按合適的比例，與環(huán)氧樹脂或硅膠等灌封材料混合，然 后^隻蓋LED芯片。
LED光源中的藍(lán)光LED芯片發(fā)出的藍(lán)光先通過含有熒光粉的灌封材 料，部分轉(zhuǎn)變成綠色光，部分仍為藍(lán)色光，紅、藍(lán)、綠三色光混和后形成 白光，發(fā)射到LED光源的外部。
關(guān)于熒光粉的成品、制造以及熒光粉的配比、混合是已有技術(shù)和工藝， 并且相關(guān)產(chǎn)品可購(gòu)買或定制。
在LED光源中，主波長(zhǎng)580nm 700nm的紅光不會(huì)由上述熒光粉吸收
或轉(zhuǎn)換。
所述的LED光源中，兩種LED芯片發(fā)出的藍(lán)色、紅色光以及熒光粉 激發(fā)的綠色光混合后，形成白光。這三種光成分理想地在光譜中形成互補(bǔ)， 可在高光效下實(shí)現(xiàn)高的顯色性能。
LCD屏幕的色坐標(biāo)(白點(diǎn))取決于LCD背光系統(tǒng)中光源的幾種顏色 光的比例。在LED光源的光成分中，各種顏色的光所占的比例根據(jù)屏幕色 彩的顯示需要而定。可通過配置兩種芯片的數(shù)量和熒光粉的濃度，或者通 過分別調(diào)節(jié)LED芯片的工作電流來改變兩種芯片的發(fā)光亮度，以改變整個(gè) 光源的光譜成分。背光系統(tǒng)的LED光源中，紅光一般在總光強(qiáng)或總光通量 中占有大于百分之一比例，具體根據(jù)使用需要而定，如紅光占5% 20%, 或30%~40%,或其他任意比例。
如圖3、圖4所示，在所述的背光系統(tǒng)中，在印刷線路板(PCB) (2) 上安裝多個(gè)白色LED光源(l)，所有的LED光源的出光方向面對(duì)導(dǎo)光板， 按一定規(guī)律、 一定間距排列，形成一個(gè)光軸方向相互平行的發(fā)光點(diǎn)陣。
在LED光源的出光方向，依次排列著導(dǎo)光板(3)和一 系列光學(xué)膜(4)。
工作時(shí)，白色LED光源所發(fā)出的光都進(jìn)入導(dǎo)光板(3),經(jīng)過充分反射混 合，再通過光學(xué)膜(4)等器件，照射到液晶面板的后表面，形成背光照明。
在上述結(jié)構(gòu)中，所述LED光源排列的一定規(guī)律和間距沒有嚴(yán)格限制， 是以液晶屏幕上的亮度、色彩的均勻分布為最終目標(biāo)。
可以分別調(diào)節(jié)所述背光系統(tǒng)中LED光源各芯片的亮度，以改變整個(gè)光 源的光譜成分，得到合適的屏幕色彩。
背光系統(tǒng)中LED光源的選擇根據(jù)使用需要而定，LED光源中LED芯 片的選擇(包括工作電流、發(fā)光亮度、主波長(zhǎng)等)根據(jù)使用需要而定，LED 光源的封裝結(jié)構(gòu)(包括電氣結(jié)構(gòu)、光學(xué)結(jié)構(gòu)、機(jī)械結(jié)構(gòu))也根據(jù)不同的設(shè)計(jì)方 案和使用需要來確定。
本發(fā)明的有益效果是普通白色LED光源光譜成分僅集中在藍(lán)、黃 兩色，本發(fā)明的方案對(duì)背光系統(tǒng)的LED光源的光譜成分進(jìn)行彌補(bǔ)和改善， LED光源的發(fā)射光譜的成分中有紅、藍(lán)、綠三個(gè)顏色的峰值，可以提高顯 示設(shè)備的色域范圍，接近或達(dá)到使用RGB三基色LED光源的背光系統(tǒng)的 水平；并且避免了使用RGB三基色LED光源的背光系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜、 成本高的缺點(diǎn)。
下面參照附圖結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一 步詳述本發(fā)明。


圖1和圖2分別是本發(fā)明中白色LED光源的剖面圖和結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本發(fā)明LCD背光系統(tǒng)的剖面示意圖4是本發(fā)明LCD背光系統(tǒng)中安裝了 LED光源的PCB的俯視圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例一
請(qǐng)參閱圖l和圖2，白色LED光源(l)包含兩個(gè)LED芯片紅光LED 芯片(11)和藍(lán)光LED芯片(12)，以及灌封材料硅膠(13)和混合在灌封材料 中的熒光粉(14)。含有熒光粉的灌封材料覆蓋兩個(gè)LED芯片。LED光源(l) 還包括外殼(15)、導(dǎo)線(16)等必需的封裝材料。該LED光源具有連接外部 的引線，使兩種LED芯片可獨(dú)立控制調(diào)節(jié)。
本實(shí)施例中，紅光LED芯片的主波長(zhǎng)選擇615nm 625nm,藍(lán)光LED 芯片的主波長(zhǎng)選擇450nm 455nm,熒光粉由藍(lán)光激發(fā)所發(fā)射的綠色光的主 波長(zhǎng)在555nm 565nm。
請(qǐng)參閱圖3和圖4，多個(gè)白色LED光源(l)安裝在PCB(2)上，LED光 源均勻排列。在此背光源的光成分中，紅光占總光強(qiáng)或總光通量的 5%~20%。
LED光源采用貼片安裝(SMT)的形式，光的出射角度(FWMH)為120° 。 所用的紅光LED芯片和藍(lán)光LED芯片均選用工作電流為150mA，功率 0.5W的大功率高亮度LED芯片。
PCB(2)上已制作好相應(yīng)的電路，使LED光源可以正常工作并分別控制 兩種顏色的LED芯片。
如圖3所示，在LED光源的出光方向，依次排列著導(dǎo)光板(3)和一系列 光學(xué)膜(4)。
工作時(shí)，白色LED光源所發(fā)出的光都進(jìn)入導(dǎo)光板(3),經(jīng)過充分反射 混合，再通過光學(xué)膜(4)，其作用是對(duì)光線的方向進(jìn)行整理。最后光線照射 到液晶面板的后表面，形成背光照明。
實(shí)施例三
基本與實(shí)施例一相同，不同的是LED光源(l)中紅光LED芯片(ll)和 藍(lán)光LED芯片(12)均選用工作電流為20mA的小功率LED芯片，LED光 源做比較密集的排列。
以上只是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行了描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本 發(fā)明技術(shù)的方案范圍內(nèi)，進(jìn)行的通常變化和替換，都應(yīng)包含在本發(fā)明的保 護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種使用白色LED光源的LCD背光系統(tǒng)，其特征在于所述的白色LED光源是使用紅光LED芯片和藍(lán)光LED芯片共同封裝在同一個(gè)器件中，并用含有能由藍(lán)光激發(fā)出綠光的熒光粉的灌封材料覆蓋，形成LED光源。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的背光系統(tǒng)，其特征在于所述的LED光源中藍(lán)光 LED芯片的發(fā)射主波長(zhǎng)范圍是380nm 480nm;紅光LED芯片的發(fā)射主波長(zhǎng) 范圍是580nm 700nm;由藍(lán)光激發(fā)熒光粉所發(fā)射的綠色光的主波長(zhǎng)范圍是 柳nm 570nm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的LED光源，其特征在于所述的熒光粉按比例與環(huán) 氧樹脂或硅膠等灌封材料混合，然后覆蓋LED芯片。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2的LED光源，其特征在于所述的的藍(lán)光LED芯片 發(fā)出的藍(lán)光先通過含有熒光粉的灌封材料，部分轉(zhuǎn)變成綠色光，部分仍為藍(lán) 色光，紅、藍(lán)、綠三色光混和后形成白光，發(fā)射到LED光源的外部。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1的背光系統(tǒng)，其特征在于所述的LED光源的發(fā)射光 譜的成分中有紅、藍(lán)、綠三個(gè)顏色的峰值。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1的背光系統(tǒng)，其特征在于所述的LED光源的光成分， 通過配置兩種芯片的數(shù)量和熒光粉的濃度確定。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1的背光系統(tǒng)，其特征在于所述的LED光源的光成分， 通過分別調(diào)節(jié)LED芯片的工作電流來改變兩種芯片的發(fā)光亮度。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1的背光系統(tǒng)，其特征在于所述的LED光源中，紅光 在總光強(qiáng)或總光通量中占有大于百分之一的任意比例。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1的背光系統(tǒng)，其特征在于在印刷線路板上安裝多個(gè) 白色LED光源，所有的LED光源的出光方向面對(duì)導(dǎo)光板，形成一個(gè)光軸方 向相互平行的發(fā)光點(diǎn)陣。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1的背光系統(tǒng)，其特征在于在LED光源的出光方向， 依次排列著導(dǎo)光板和一 系列光學(xué)膜。
全文摘要
本發(fā)明提供一種使用白色LED光源的LCD背光系統(tǒng)。所述的白色LED光源是使用紅光LED芯片和藍(lán)光LED芯片共同封裝在同一個(gè)器件中，并用含有能由藍(lán)光激發(fā)出綠光的熒光粉的灌封材料覆蓋，形成LED光源。LED光源中的藍(lán)光LED芯片發(fā)出的藍(lán)光先通過含有熒光粉的灌封材料，部分轉(zhuǎn)變成綠色光，部分仍為藍(lán)色光，紅、藍(lán)、綠三色光混和后形成白光?？赏ㄟ^配置兩種芯片的數(shù)量和熒光粉的濃度，或者通過分別調(diào)節(jié)LED芯片的工作電流，以改變整個(gè)光源的光譜成分。所有的LED光源的出光方向面對(duì)導(dǎo)光板，形成一個(gè)光軸方向相互平行的發(fā)光點(diǎn)陣。在LED光源的出光方向，依次排列著導(dǎo)光板和一系列光學(xué)膜。
文檔編號(hào)F21V19/00GK101358717SQ20081014186
公開日2009年2月4日 申請(qǐng)日期2008年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月10日
發(fā)明者李明遠(yuǎn), 俊 肖, 陳盈君 申請(qǐng)人:深圳市中電淼浩固體光源有限公司