CN101086577A

CN101086577A - Led照明的lcd背光源结构

Info

Publication number: CN101086577A
Application number: CNA2006100121285A
Authority: CN
Inventors: 梁萌; 王国宏; 范曼宁; 郭德博
Original assignee: Institute of Semiconductors of CAS
Current assignee: Institute of Semiconductors of CAS
Priority date: 2006-06-07
Filing date: 2006-06-07
Publication date: 2007-12-12

Abstract

本发明一种LED照明的LCD背光源结构，包括：一支架，该支架是一个底面连着散热板的顶端具开口的盒体，盒体内侧壁和内底面均为反射面；一二维排布的单色LED阵列，该单色LED阵列制作在支架上，排布在支架内底面上；一扩散板，该扩散板制作在二维排布的单色LED阵列上方；一光学膜组，该光学膜组是棱镜膜和扩散膜的组合，该光学膜组制作在扩散板上；以及一荧光粉薄层，该荧光粉薄层制作在光学膜组上。

Description

LED照明的LCD背光源结构

技术领域

本发明涉及一种LCD光源装置，尤其是一种LED照明的LCD背光源结构。

背景技术

目前液晶显示器朝着大尺寸，高清晰度发展，对其光源要求进一步提高。由于LED背光源具有亮度高、色纯度高、寿命长、适应性强、可靠性好、成本低、易于产业化等多种优点，已逐渐取代传统的CCFL

光源。随着技术的发展，LED将成为LCD理想的背光源，占据大尺寸LCD背光源的主导地位。

现有的LCD背光源，特别是大尺寸LCD背光源，一般采用直下式。如图1所示，它包括：一支架11，一以红、蓝、绿三色LED灯组合为单元的二维阵列13，一扩散板14以及一光学膜组15。通过增加支架11盒体的高度，LED发出的红、蓝、绿三色光，经过侧壁和底面反射面12的反射，再经过扩散板的作用，实现光颜色和强度的均匀，得到较一致的白光。接着白光经过滤色膜17后进入液晶18，最后通过液晶的调制实现彩色图像的显示。但是，由于要求红、蓝、绿三基色的混光均匀，同单元内的大功率红、蓝、绿LED势必要挨的很近，如图2所示，LED单元22由1个红色LED、两个绿色LED、1个蓝色LED组成，这使散热难度增加。同时也需增加支架盒体高度来进一步提高光的颜色和强度均匀度，使液晶显示器的厚度增加；更为重要的是，滤色膜使经过它的光损失66％，大大降低了光利用率，严重影响LCD显示器的亮度，尤其是对大尺寸LCD显示器。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种LED照明的LCD背光源结构，它能为LCD显示器提供更高的亮度，而且有利于减小显示器的厚度和LED灯的散热。

为了实现上述目的，本发明提供一种LED照明的LCD背光源结构，其特征在于，包括：

一支架，该支架是一个底面连着散热板的顶端具开口的盒体，盒体内侧壁和内底面均为反射面；

一二维排布的单色LED阵列，该单色LED阵列制作在支架上，排布在支架内底面上；

一扩散板，该扩散板制作在二维排布的单色LED阵列上方；

一光学膜组，该光学膜组是棱镜膜和扩散膜的组合，该光学膜组制作在扩散板上；以及

一荧光粉薄层，该荧光粉薄层制作在光学膜组上。

其中的二维排布的单色LED阵列所用的LED灯是单色的。

其中二维排布的单色LED阵列所用的LED灯是大功率的紫外LED灯或者是蓝色LED灯。

其中荧光粉薄层包括：

一衬底，在衬底上刻有栅槽，该栅槽是条状的或者是点阵的，并且对应于LCD象素。

其中所用的LED灯是大功率的紫外LED时，该栅槽中依次填充有蓝、绿、红三种颜色的荧光粉。

其中所用的LED灯是大功率的蓝光LED时，该栅槽中间隔依次填充有绿、红两种颜色的荧光粉。

其中所用蓝色LED灯的波长为440nm-480nm。

本发明一种LED照明的LCD背光源结构，其特征在于，包括：

一个二维排布的单色LED阵列，该二维排布的单色LED阵列制作在支架上，排布在支架内底面上；

一扩散板，该扩散板制作在二维排布的单色LED阵列上方；

一光学膜组，该光学膜组是棱镜膜和扩散膜的组合，该光学膜组制作在扩散板上；

一荧光粉薄层，该荧光粉薄层制作在光学膜组上；以及

一滤色膜，该滤色膜制作在荧光粉薄层上。

其中的LED阵列所用的LED灯是单色的。

其中二维排布的LED阵列所用的LED灯是大功率的紫外LED灯或者是蓝色LED灯。

其中荧光粉薄层包括：

其中所用蓝色LED灯的波长为440nm-480nm。

本发明的有益效果是：由于采用的是单色LED，所以LED在支架内底面上可以均匀排列，有利于LED的散热，提高光强均匀度，使得显示器的厚度可以设计的更薄；由于使用了荧光粉薄层，单色光经过它时激发出红、蓝、绿三基色，再经过相应滤色膜时，就可以获得很高的透过率，或者不设滤色膜，三基色直接进入液晶，使显示器获得更高的亮度。

附图说明

为进一步说明本发明的具体技术内容，以下结合实施例及附图详细说明如后，其中：

图1是传统LED照明的LCD背光源结构简图。

图2是传统LED照明的LCD背光源中LED灯在支架内底面的排布简图。

图3是本发明LED照明的LCD背光源中ED灯在支架内底面的排布简图。

图4是使用三种颜色荧光粉的局部放大结构图。

图5是使用两种颜色荧光粉的局部放大结构图。

图6是本发明第一实施例LED照明的LCD背光源结构无滤色膜时的结构示意图。

图7是本发明第二实施例LED照明的LCD背光源结构有滤色膜时的结构示意图。

具体实施方式

首先请参阅图6，为本发明的第一实施例，本发明一种LED照明的LCD背光源结构，包括：

一支架61，该支架61是一个底面连着散热板的顶端具开口的盒体，盒体内侧壁和内底面均为反射面62；

一二维排布的单色LED阵列63，该单色LED阵列63制作在支架61上，排布在支架6内底面上；其中的二维排布的单色LED阵列63所用的LED灯是单色的，该二维排布的单色LED阵列63所用的LED灯是大功率的紫外LED灯或者是蓝色LED灯；其中所用蓝色LED灯的波长为440nm-480nm；

一扩散板64，该扩散板64制作在二维排布的单色LED阵列63上方；

一光学膜组65，该光学膜组65是棱镜膜和扩散膜的组合，该光学膜组65制作在扩散板64上；以及

一荧光粉薄层66，该荧光粉薄层66制作在光学膜组65上，该荧光粉薄层66包括(请参阅图4及图5)：

一衬底41，在衬底41上刻有栅槽411，该栅槽411是条状的或者是点阵的，并且对应于LCD象素，其中所用的LED灯是大功率的紫外LED时，该栅槽411中依次填充有蓝42、绿43、红44三种颜色的荧光粉；其中所用的LED灯是大功率的蓝光LED时，该栅槽411中间隔依次填充有绿43、红44两种颜色的荧光粉。

请参阅图7，为本发明的第二实施例，本发明一种LED照明的LCD背光源结构，包括：

一个二维排布的单色LED阵列63，该二维排布的单色LED阵列63制作在支架61上，排布在支架61内底面上；

一扩散板64，该扩散板64制作在二维排布的单色LED阵列63上方；其中的LED阵列63所用的LED灯是单色的；其中二维排布的LED阵列63所用的LED灯是大功率的紫外LED灯或者是蓝色LED灯；其中所用蓝色LED灯的波长为440nm-480nm；

一光学膜组65，该光学膜组65是棱镜膜和扩散膜的组合，该光学膜组65制作在扩散板64上；

一荧光粉薄层66，该荧光粉薄层66制作在光学膜组65上，其中荧光粉薄层66包括(请参阅图4及图5)：

一衬底41，在衬底41上刻有栅槽411，该栅槽411是条状的或者是点阵的，并且对应于LCD象素；其中所用的LED灯是大功率的紫外LED时，该栅槽411中依次填充有蓝42、绿43、红44三种颜色的荧光粉；其中所用的LED灯是大功率的蓝光LED时，该栅槽411中间隔依次填充有绿43、红44两种颜色的荧光粉；以及

一滤色膜70，该滤色膜70制作在荧光粉薄层66上。

也就是说本发明的第一实施例及第二实施例的区别为，第二实施例比第一实施例仅仅增加了一层滤色膜70。

请再参阅图6所示，为本发明的第一实施例，本发明提供一种LED照明的LCD背光源结构。它包括一支架61，一个二维排布的单色LED阵列63，一扩散板64，一光学膜组65以及一荧光粉薄层66。其中，该支架61是一个底面连着散热结构的顶端开口的盒体，散热结构是几个散热铝基板的拼装而成，它能够及时有效地把由大功率LED组成的LED阵列63在工作中所产生的热量消散掉；支架内壁及底面62均为反射面，其蓝光波段或近紫外波段的反射率很高，能够把LED阵列63所发的蓝光或紫外光在支架61盒体中有效的来回反射，是单色光得到初步匀光，最后绝大部分能入射到扩散板中。一个二维单色LED阵列63均匀排布在支架61内底面上，每个LED灯的散热底座可以通过导热胶紧密的粘贴在支架61的散热散热底面上，二维单色LED阵列63使用的LED灯产生的热量能有效的通过底面散热结构消散，使温度维持在LED灯正常工作温度以下。根据LED灯的光强分布曲线类型，可以采用朗伯型LED灯，也可以采用边发射型LED灯以达到更好匀光效果。其发出来的单色光经过支架61的反射面62反射后，绝大部分光较均匀地入射到扩散板64，扩散板64对入射光进一步匀光；光学膜组65位于扩散板64上，是一组或几组扩散膜和棱镜膜的组合，对扩散板64的出射光进一步匀光和增大在垂直扩散板64方向上的光强；从光学膜组65出射的光均匀地入射到荧光粉薄层66，荧光粉薄层66的荧光粉图形或条形或点阵，且对应于液晶显示屏68上的象素，激发荧光粉得到红、蓝、绿三基色光。三基色荧光粉的发射峰经过选择优化，由其激发出来的红、蓝、绿三基色光入射到液晶显示屏68，完成对液晶显示屏68的照明，使LCD得到较好的色彩饱和度与很高的亮度，色彩饱和度达NTSC的110％以上，亮度则达到500Nit以上。其中所用蓝色LED灯的波长为440nm-480nm，最佳为460nm。

请参阅图7所示，为本发明的第二实施例，该第二实施例与第一实施例基本相同，只是由于荧光粉薄层66出射的光混有少量杂光，或者光谱不够窄，为了得到更好的色彩饱和度，可以在荧光粉薄层66加上滤色膜70，如图7所示，同时也能够获得很好的亮度。

而本发明为避免传统的背光源的缺点，如采用红、蓝、绿三色LED灯，以一个红的、一个蓝的和两个绿的LED灯组成一LED单元22，为保证混光均匀，单元内的LED必须挨得很近以及LED单元间隔很大，单元内LED灯的小间隔不利于散热，而单元间的大间隔则匀光的难度增加。本发明的LED灯采用的是单色LED灯32(如图3所示)，不存在混光的问题，LED灯32均匀地分布在支架31底面上，散热效果和光的均匀性明显改善。

本发明LED照明的LCD背光源用的单色LED灯可以用紫外LED灯，其对应的荧光粉薄层66如图4、图5所示，衬底41上有栅槽411，栅槽411的宽约50um，周期约300um，再在衬底41的光入射面及槽壁上蒸镀反射膜，然后再依次往栅槽411内注入溶有蓝42、绿43、红44荧光粉的环氧树脂；或也可以用蓝色LED灯，其对应的荧光粉薄层66(如图5所示)，在衬底41上有栅槽411，宽约50um，周期约300um，再在衬底41的光入射面及槽壁上蒸镀反射膜，然后再依次往栅槽411内注入溶有绿43、红44荧光粉和透明的环氧树脂。

以上是本发明的举例，依照本发明原理所作的等效的结构变化均应包含在本发明的权利要求内。

Claims

1.一种LED照明的LCD背光源结构，其特征在于，包括：

一扩散板，该扩散板制作在二维排布的单色LED阵列上方；

一荧光粉薄层，该荧光粉薄层制作在光学膜组上。

2.如权利要求1所述的LED照明的LCD背光源结构，其特征在于，其中的二维排布的单色LED阵列所用的LED灯是单色的。

3.如权利要求2所述的LED照明的LCD背光源结构，其特征在于，其中二维排布的单色LED阵列所用的LED灯是大功率的紫外LED灯或者是蓝色LED灯。

4.如权利要求1所述的LED照明的LCD背光源结构，其特征在于，其中荧光粉薄层包括：

5.如权利要求3所述的LED照明的LCD背光源结构，其特征在于，其中所用的LED灯是大功率的紫外LED时，该栅槽中依次填充有蓝、绿、红三种颜色的荧光粉。

6.如权利要求3所述的LED照明的LCD背光源结构，其特征在于，其中所用的LED灯是大功率的蓝光LED时，该栅槽中间隔依次填充有绿、红两种颜色的荧光粉。

7.如权利要求3所述的LED照明的LCD背光源结构，其特征在于，其中所用蓝色LED灯的波长为440nm-480nm。

8.一种LED照明的LCD背光源结构，其特征在于，包括：

一扩散板，该扩散板制作在二维排布的单色LED阵列上方；

一荧光粉薄层，该荧光粉薄层制作在光学膜组上；以及

一滤色膜，该滤色膜制作在荧光粉薄层上。

9.如权利要求8所述的LED照明的LCD背光源结构，其特征在于，其中的LED阵列所用的LED灯是单色的。

10.如权利要求2所述的LED照明的LCD背光源结构，其特征在于，其中二维排布的LED阵列所用的LED灯是大功率的紫外LED灯或者是蓝色LED灯。

11.如权利要求8所述的LED照明的LCD背光源结构，其特征在于，其中荧光粉薄层包括：

12.如权利要求10所述的LED照明的LCD背光源结构，其特征在于，其中所用的LED灯是大功率的紫外LED时，该栅槽中依次填充有蓝、绿、红三种颜色的荧光粉。

13.如权利要求10所述的LED照明的LCD背光源结构，其特征在于，其中所用的LED灯是大功率的蓝光LED时，该栅槽中间隔依次填充有绿、红两种颜色的荧光粉。

14.如权利要求10所述的LED照明的LCD背光源结构，其特征在于，其中所用蓝色LED灯的波长为440nm-480nm。