CN201265818Y

CN201265818Y - 一种使用白色led光源的lcd背光系统

Info

Publication number: CN201265818Y
Application number: CNU2008201472669U
Authority: CN
Inventors: 李明远; 陈盈君; 肖俊
Original assignee: SHENZHEN ZHONGDIAN MIAOHAO SOLID LIGHT SOURCE CO Ltd
Current assignee: SHENZHEN ZHONGDIAN MIAOHAO SOLID LIGHT SOURCE CO Ltd
Priority date: 2008-09-10
Filing date: 2008-09-10
Publication date: 2009-07-01
Anticipated expiration: 2018-09-10

Abstract

本实用新型提供一种使用白色LED光源的LCD背光系统。所述的白色LED光源是使用红光LED芯片和蓝光LED芯片共同封装在同一个器件中，并用含有能由蓝光激发出绿光的荧光粉的灌封材料覆盖，形成LED光源。LED光源中的蓝光LED芯片发出的蓝光先通过含有荧光粉的灌封材料，部分转变成绿色光，部分仍为蓝色光，红、蓝、绿三色光混和后形成白光。可通过配置两种芯片的数量和荧光粉的浓度，或者通过分别调节LED芯片的工作电流，以改变整个光源的光谱成分。所有的LED光源的出光方向面对导光板，形成一个光轴方向相互平行的发光点阵。在LED光源的出光方向，依次排列着导光板和一系列光学膜。

Description

一种使用白色LED光源的LCD背光系统

技术领域

本实用新型涉及一种使用半导体光源的背光系统，具体涉及使用LED(Light-Emitting Diode，发光二极管)光源的LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示)背光光源，特别是涉及发光转换和混合的LED光源。

背景技术

随着超高亮LED的技术逐渐成熟，价格不断下降，因其具有寿命长、耐震动、发光效率高、无干扰、不怕低温、无汞污染问题和性价比高等优势，LED在各种信号显示和照明光源领域中的应用得到了很大的扩展，尤其在液晶显示器背光源的应用方面，它已逐渐取代CCFL(Cold-CathodeFlorescent Lamps，冷阴极荧光管)背光源，在液晶显示领域显示出了巨大的潜力。

由于亮度低，以往的LED作为背光源的使用只能限制在小型显示器上。随着半导体技术的快速发展，加上封装设计的新概念，LED的亮度和效率得以显著提高，LED背光源的应用范围更加广泛。

作为背光源，LED可大致分为三类：白色、单色和多色。使用白色LED背光时，电路相对简单，其发出白光的原理是：芯片发出的蓝光一部分通过媒介转变为黄光；蓝光和黄光混和就产生了白光，色坐标(白点)取决于蓝光和黄光的比例，白场的色温固定，色域较小。在以红、绿、蓝LED构成白色时，能够改进LCD显示屏前的颜色与亮度性能，扩大色域的同时，还能实现高亮度，因而在这方面比CCFL更优越。使用单色LED的RGB背光，由于各颜色交互排列，就需要附加混色所需的空间，产生均匀的混和光，该混色区的大小取决于两个同色LED之间的距离和它们的发射角。相比之下，多色LED和白色LED的混色是发生在其封装结构中，因此，对光的发射特性进行补偿所需的空间就小得多，但这种方案的背光系统驱动和控制电路比较复杂。

为了进一步扩大色彩表现范围，不局限于以往的R(红)、绿(G)、B(蓝)三原色，通过追加新的色彩可以实现多色化，使LCD屏幕具有更宽广的色域。

由于LED是点光源，辐射图样是圆锥形，因此LED背光的关键是获得一个均匀照亮的表面。导光板是提高颜色均匀性的有效方法。为了得到高亮度，用LED在LCD屏幕后直接照明的方案优于使用侧光源的方案。

中国专利200410048713.3提供一种背光源组合及具有该背光源组合体的液晶显示器，是侧光式背光源，且未指定所使用的光源；专利03106671.2所述的背光源设置在被照射体的背面侧，其光源由绿色、蓝绿色、蓝色、橙色、红色、黄绿色中的任一种颜色的发光二极管构成，并且其液晶显示装置是黑白显示型；中国专利02152111.5所述的背光源是使用多个发光二极管的侧光式背光源。

本发明人的另一个专利申请“一种使用LED光源的LCD背光系统”，申请号为20082009632.3，申请日为2008年2月18日，该专利提供一种使用混色LED光源结合红色LED光源的LCD背光系统，所述的混色LED光源是由蓝光LED芯片激发绿色荧光粉发出绿光，使蓝、绿光混合形成混色光，所述红色LED光源是单色红光LED芯片发出红光。

现有专利中，未有背光系统使用由红、蓝LED芯片加绿色荧光粉共同封装成的白光LED光源做为背光源，以改善显示设备的色彩表现力和色域范围。

内容

本实用新型的目的在于提供一种使用白色LED光源的LCD背光系统。

所述的白色LED光源是使用红光LED芯片和蓝光LED芯片共同封装在同一个器件中，并用含有能由蓝光激发出绿光的荧光粉的灌封材料覆盖，形成LED光源。

所述的蓝光LED芯片的发射主波长范围一般是380nm～480nm；红光LED芯片的发射主波长范围一般是580nm～700nm；由蓝光激发荧光粉所发射的绿色光的主波长范围一般是：490nm～570nm。

所述的荧光粉按合适的比例，与环氧树脂或硅胶等灌封材料混合，然后覆盖LED芯片。

LED光源中的蓝光LED芯片发出的蓝光先通过含有荧光粉的灌封材料，部分转变成绿色光，部分仍为蓝色光，红、蓝、绿三色光混和后形成白光，发射到LED光源的外部。

关于荧光粉的成品、制造以及荧光粉的配比、混合是已有技术和工艺，并且相关产品可购买或定制。

在LED光源中，主波长580nm～700nm的红光不会由上述荧光粉吸收或转换。

所述的LED光源中，两种LED芯片发出的蓝色、红色光以及荧光粉激发的绿色光混合后，形成白光。这三种光成分理想地在光谱中形成互补，可在高光效下实现高的显色性能。

LCD屏幕的色坐标(白点)取决于LCD背光系统中光源的几种颜色光的比例。在LED光源的光成分中，各种颜色的光所占的比例根据屏幕色彩的显示需要而定。可通过配置两种芯片的数量和荧光粉的浓度，或者通过分别调节LED芯片的工作电流来改变两种芯片的发光亮度，以改变整个光源的光谱成分。背光系统的LED光源中，红光一般在总光强或总光通量中占有大于百分之一比例，具体根据使用需要而定，如红光占5％～20％，或30％～40％，或其他任意比例。

如图3、图4所示，在所述的背光系统中，在印刷线路板(PCB)(2)上安装多个白色LED光源(1)，所有的LED光源的出光方向面对导光板，按一定规律、一定间距排列，形成一个光轴方向相互平行的发光点阵。

在LED光源的出光方向，依次排列着导光板(3)和一系列光学膜(4)。

工作时，白色LED光源所发出的光都进入导光板(3)，经过充分反射混合，再通过光学膜(4)等器件，照射到液晶面板的后表面，形成背光照明。

在上述结构中，所述LED光源排列的一定规律和间距没有严格限制，是以液晶屏幕上的亮度、色彩的均匀分布为最终目标。

可以分别调节所述背光系统中LED光源各芯片的亮度，以改变整个光源的光谱成分，得到合适的屏幕色彩。

背光系统中LED光源的选择根据使用需要而定，LED光源中LED芯片的选择(包括工作电流、发光亮度、主波长等)根据使用需要而定，LED光源的封装结构(包括电气结构、光学结构、机械结构)也根据不同的设计方案和使用需要来确定。

本实用新型的有益效果是：普通白色LED光源光谱成分仅集中在蓝、黄两色，本实用新型的方案对背光系统的LED光源的光谱成分进行弥补和改善，LED光源的发射光谱的成分中有红、蓝、绿三个颜色的峰值，可以提高显示设备的色域范围，接近或达到使用RGB三基色LED光源的背光系统的水平；并且避免了使用RGB三基色LED光源的背光系统驱动电路复杂、成本高的缺点。

下面参照附图结合实施例进一步详述。

附图说明

图1和图2分别是本实用新型中白色LED光源的剖面图和结构示意图；

图3是本实用新型LCD背光系统的剖面示意图；

图4是本实用新型LCD背光系统中安装了LED光源的PCB的俯视图。

具体实施方式

实施例一

请参阅图1和图2，白色LED光源(1)包含两个LED芯片：红光LED芯片(11)和蓝光LED芯片(12)，以及：灌封材料硅胶(13)和混合在灌封材料中的荧光粉(14)。含有荧光粉的灌封材料覆盖两个LED芯片。LED光源(1)还包括外壳(15)、导线(16)等必需的封装材料。该LED光源具有连接外部的引线，使两种LED芯片可独立控制调节。

本实施例中，红光LED芯片的主波长选择615nm～625nm，蓝光LED芯片的主波长选择450nm～455nm，荧光粉由蓝光激发所发射的绿色光的主波长在555nm～565nm。

请参阅图3和图4，多个白色LED光源(1)安装在PCB(2)上，LED光源均匀排列。在此背光源的光成分中，红光占总光强或总光通量的5％～20％。

LED光源采用贴片安装(SMT)的形式，光的出射角度(FWMH)为120°。所用的红光LED芯片和蓝光LED芯片均选用工作电流为150mA，功率0.5W的大功率高亮度LED芯片。

PCB(2)上已制作好相应的电路，使LED光源可以正常工作并分别控制两种颜色的LED芯片。

如图3所示，在LED光源的出光方向，依次排列着导光板(3)和一系列光学膜(4)。

工作时，白色LED光源所发出的光都进入导光板(3)，经过充分反射混合，再通过光学膜(4)，其作用是对光线的方向进行整理。最后光线照射到液晶面板的后表面，形成背光照明。

实施例三

基本与实施例一相同，不同的是LED光源(1)中红光LED芯片(11)和蓝光LED芯片(12)均选用工作电流为20mA的小功率LED芯片，LED光源做比较密集的排列。

以上只是本实用新型的优选实施方式进行了描述，本领域的技术人员在本实用新型技术的方案范围内，进行的通常变化和替换，都应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims

1.一种使用白色LED光源的LCD背光系统，其特征在于所述的白色LED光源是使用红光LED芯片和蓝光LED芯片共同封装在同一个器件中，并用含有能由蓝光激发出绿光的荧光粉的灌封材料覆盖，形成LED光源。

2.根据权利要求1的背光系统，其特征在于所述的LED光源中蓝光LED芯片的发射主波长范围是380nm～480nm；红光LED芯片的发射主波长范围是580nm～700nm；由蓝光激发荧光粉所发射的绿色光的主波长范围是：490nm～570nm。

3.根据权利要求2的LED光源，其特征在于所述的荧光粉与灌封材料混合，然后覆盖LED芯片。

4.根据权利要求1的背光系统，其特征在于在印刷线路板上安装多个白色LED光源，所有的LED光源的出光方向面对导光板，形成一个光轴方向相互平行的发光点阵。

5.根据权利要求1的背光系统，其特征在于在LED光源的出光方向，依次排列着导光板和一系列光学膜。