CN101226306A - 一种使用led光源的lcd背光系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种使用混色LED光源结合红色LED光源的LCD背光系统。背光系统使用两种LED光源：混色LED光源和红色LED光源。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。上述的混色LED光源所使用的荧光粉包含绿色荧光粉，因此其发射光谱的成分中有蓝、绿两个颜色的峰值，比普通混色形成的白色LED光源增加了绿色光谱成分。本发明的方案对背光系统的LED光源的光谱成分进行弥补和改善，增加了绿、红光的成分，可以提高显示设备的色域范围。
Description
技术领域
本发明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。
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。
现有专利的背光系统中，均未提到蓝色LED加绿色荧光粉的光源混合单色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
本发明的目的在于提供一种使用混色LED光源结合红色LED光源的LCD背光系统。本发明的背光系统使用两种LED光源：混色LED光源和红色LED光源。
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。
上述的混色LED光源所使用的荧光粉包含绿色荧光粉，因此其发射光谱的成分中有蓝、绿两个颜色的峰值，比普通混色形成的白色LED光源增加了绿色光谱成分。关于绿色的荧光粉的成品、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。
LCD屏幕的色坐标(白点)取决于几种颜色光的比例，根据显示屏幕的需要，混色LED光源的色温可选范围一般是：3500K～12000K，其中蓝光LED芯片的主波长可选范围一般是：380nm～480nm，激发的绿色光的峰值波长的可选范围一般是：490nm～540nm；红色LED光源的主波长可选范围一般是：580nm～645nm。
在背光源的光成分中，各种颜色的光所占的比例根据屏幕色彩的显示需要而定。两种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1、图2所示，在所述的背光系统中，在印刷线路板(PCB)(2)上同时安装多个混色LED光源(11)和多个红色LED光源(12)，两种LED光源互相交错着均匀排列。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，混色LED光源和红色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两种LED光源的亮度，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。
本发明的有益效果是：普通白色LED光源光谱成分仅集中在蓝、黄两色，本发明的方案对背光系统的LED光源的光谱成分进行弥补和改善，增加了绿、红光的成分，可以提高显示设备的色域范围；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本发明。
附图说明
图1是本发明LCD背光系统的剖面示意图；
图2是本发明LCD背光系统中安装了两套光源的PCB的俯视图。
具体实施方式
实施例一
请参阅图1和图2，多个混色LED光源(11)和多个红色LED光源(12)同时安装在PCB(2)上，两种LED光源分别互相交错着均匀排列。在此背光源的光成分中，红光占总光强或总光通量的5％～20％，因此混色LED光源(11)数量较多，红色LED光源(12)数量较少。
其中混色LED光源的色温选择6500K～7500K，红色LED光源的主波长选择615nm～625nm。
LED光源采用贴片安装(SMT)的形式，光的出射角度(FWMH)为120°。所用的混色LED光源和红色LED光源均选用工作电流为150mA，功率0.5W的大功率高亮度LED。
PCB(2)上已制作好相应的电路，使两种LED光源可以正常工作并分别控制。
如图1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，混色LED光源和红色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。
实施例二
基本与实施例一相同，不同的是其中混色LED光源(11)选用工作电流为150mA，功率0.5W的大功率高亮度LED，而红色LED光源(12)选用工作电流为20mA的小功率LED，做比较密集的排列。
实施例三
基本与实施例一相同，不同的是其中混色LED光源(11)和红色LED光源(12)均选用工作电流为20mA的小功率LED，做比较密集的排列。
以上只是本发明的优选实施方式进行了描述，本领域的技术人员在本发明技术的方案范围内，进行的通常变化和替换，都应包含在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种使用LED光源的LCD背光系统，使用混色LED光源结合红色LED光源，其特征在于所述的混色LED光源是由蓝光LED芯片激发绿色荧光粉发出绿光，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。
2.根据权利要求1的背光系统，其特征在于所述的混色LED光源所使用的荧光粉包含绿色荧光粉，其发射光谱的成分中有蓝、绿两个颜色的峰值。
3.根据权利要求1的背光系统，其特征在于所述的混色LED光源的色温可选范围是：3500K～12000K，其中蓝光LED芯片的主波长可选范围是：380nm～480nm，激发的绿色光的峰值波长的可选范围是：490nm～540nm。
4.根据权利要求1的背光系统，其特征在于所述的红色LED光源的主波长可选范围是：580nm～645nm。
5.根据权利要求1的背光系统，所述的两种LED光源中，红光在总光强或总光通量中占有大于百分之一的任意比例。
6.根据权利要求1的背光系统，其特征在于在印刷线路板上同时安装多个混色LED光源和多个红色LED光源，两种LED光源互相交错着均匀排列。
7.根据权利要求6的背光系统，其特征在于所述的所有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。
8.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。
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Publications (1)
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Country Status (1)
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2008
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