CN102159990A - 用于液晶显示器的白色点补偿发光二极管 - Google Patents

Abstract

一种用于彩色LCD的背光源包含白色光LED，所述白色光LED利用在其之上具有一层红色和绿色磷光体的蓝色LED管芯来形成。LCD层对白色光的蓝色光分量的衰减典型地随着蓝色波长变短而增大。为了实现在LCD屏幕表面各处的均匀蓝色色彩分量以及实现来自各个LCD的彼此均匀的光输出，针对蓝色LED管芯的主波长或峰值波长来修整磷光体层的蓝色光泄漏。因此，当在背光源使用具有不同的主波长或峰值波长的蓝色LED管芯时，背光源中各种白色光LED的白色点不应匹配。通过所述经修整的磷光体层的不同泄漏量使该LCD层的衰减与波长的关系偏移。

Description

用于液晶显示器的白色点补偿发光二极管

技术领域

本发明涉及用于液晶显示器（LCD）的背光源（backlight），且具体而言涉及使用白色光发光二极管（LED）的LCD背光源。

背景技术

图1说明一种类型的现有技术的彩色透射式LCD。

在图1中，LCD 10包含LED白色光源12从而为上部LCD层提供背光照射。与使用传统荧光灯泡相比，LED白色光源12具有某些优点，比如尺寸、可靠性以及避免使用高压电源。

对于不是非常小的显示器，典型地在背光源中使用多个白色光LED，从而更均匀地将光分布到LCD层的底部并供应所要求的亮度水平。对于小以及中等的LCD背光源，白色光LED可以光学耦合到透明光导的一个或多个边缘，该透明光导将光均匀地从其顶表面泄漏出去。来自多个LED的光在光导内略微混合。对于中等和大的LCD背光源，白色光LED的阵列可以定位在混光盒的底表面上。漫射器、增亮膜（BEF）以及双增亮膜（DBEF）定位在光导或盒开口之上，从而平滑和引导所述光用以照射LCD层。设计者努力使所有背光源白色光LED输出相同的目标白色点，使得背光源在背光源表面各处输出均匀的白色点。

图1中的层13代表边缘受照射的光导和/或用于特定应用的任何混合光学元件（混合盒、漫射器、BEF、DBEF等）。光源12和光导/混合光学元件（层13）的组合称为背光源14。

偏振滤波器15使白色光线性偏振。偏振的白色光接着透射到透明薄膜晶体管（TFT）阵列16，该TFT阵列针对显示器中的每个红色、绿色和蓝色子像素具有一个晶体管。一组密排的红色、绿色和蓝色子像素称为白色像素，该白色像素的色“点”为三个子像素的组合。如果RGB子像素都被激励，则该点形成白色光。TFT阵列是公知的。TFT阵列由LCD控制器17控制。

液晶层20位于TFT阵列16之上，且位于液晶层20之上的透明导电层22连接到地。在一种类型的LCD中，液晶层20的子像素区域两端的电场造成通过该子像素区域的光的偏振旋转为与入射偏振正交。液晶层20的子像素区域两端不存在电场则造成液晶对齐且不影响光的偏振。选择性激励所述晶体管则控制液晶层20两端的局部电场。与子像素关联的液晶层每个部分通常称为光闸，因为每个光闸是可控制的从而使入射光的0-100%（假设系统无损耗）通过而到达显示器的输出端。液晶层是公知的且在商业上可获得。

偏振滤波器24仅仅使与来自偏振滤波器15的光输出正交的偏振光通过。因此，偏振滤波器24仅仅使被液晶层20中受激励的子像素区域偏振的光通过，并且吸收所有通过液晶层20的未被激励部分的光。液晶层20两端电场的幅值控制单个R、G和B分量的亮度，从而形成用于所显示的图像中每个像素的任何色彩。

其它类型的LCD仅仅使光通过未被激励的像素。其它LCD使用不同的定向偏振器。某些类型的LCD使用无源导体格栅替代TFT阵列16，其中激励特定行导体和列导体则激励在交叉点处的液晶层的像素区域。

通过偏振滤波器24的光接着被RGB像素滤波器25滤波。RGB像素滤波器25可以置于叠层中的其它位置，比如液晶层20之上或之下的任何地方。RGB像素滤波器25可以包含红色滤波层、绿色滤波层和蓝色滤波层。所述层可以作为薄膜被沉积。作为实例，红色滤波层含有限定显示器的红色子像素区域的红色光滤波区域的阵列。类似地，绿色和蓝色滤波层仅仅允许绿色或蓝色光在绿色和蓝色子像素的区域中通过。因此，RGB像素滤波器25为显示器中每个R、G和B子像素提供滤波器。

RGB像素滤波器25固有地滤掉所有到达该滤波器的光的至少三分之二，因为每个滤波器子像素区域仅允许三种基色的其中之一通过。在现有技术LCD的通常低的效率中，这是一个重要因素。背光源14之上的LCD层的总透射率大约为4-10%。

一种类型的白色光LED 30示于图2。LED 30包含倒装芯片LED管芯，该管芯由位于p型层33和n型层34之间的半导体发光有源层32形成。可选地，生长衬底（例如蓝宝石）被移除。该LED管芯发射蓝色光。用于LED管芯的典型材料为GaN和SiC。形成这种LED的实例在美国专利6,649,440和6,274,399中有描述，这两个专利均转让给Philips Lumileds Lighting且通过引用结合于此。

LED管芯安装在载具36上，该载具由比如陶瓷或硅的任何合适材料形成。LED管芯具有底部金属接触38，该底部金属接触经由金球44结合到载具36上的关联的金属垫40。穿过载具36的通路终止于载具36底表面上的金属垫中，所述通路结合到电路板46上的金属引线。金属引线连接到其它LED或连接到电源。

由于LED管芯仅发射蓝色光，必须添加红色和绿色光分量从而形成白色光。这些红色和绿色分量是由含有红色和绿色磷光体或者含有黄色-绿色磷光体（例如YAG）的磷光体层48提供。磷光体层48也可以覆盖LED管芯的侧面。存在许多种已知方式以在蓝色管芯之上提供磷光体层从而形成白色光。

磷光体层48允许一定百分比的蓝色LED光泄漏出去。一些蓝色光被磷光体吸收且作为红色和绿色光（或黄色-绿色光）被重新发射。蓝色光和磷光体发射的组合形成白色光。通过选择磷光体颗粒在该层中的密度、磷光体的相对数量以及磷光体层的厚度来实现目标白色点。

即使来自一个制造商的蓝色LED可以利用相同的重复过程来制作，不同批次之间以及甚至同一批次中，蓝色LED的主波长发生变化。当主波长对于特定应用是重要的时，制造商激励蓝色LED并测量它们的主波长，接着根据它们的主波长将LED装箱（bin）。主波长会相差40nm，且每个箱可以典型地包含在5-8nm范围内（即，与箱的中心波长相差2.5-4nm）的LED。用作LCD背光源的蓝色LED的主波长典型范围为420-460nm。

目前为止，背光源的设计者努力使所有背光源LED的白色点相同，使得人眼将感知到从背光源表面各处发射的白色光相同以及来自各个背光源的白色光彼此相同。这是这样完成的：精确地匹配蓝色LED管芯并且对于每个管芯精确地复制磷光体层特性。对于不匹配目标主波长的那些LED管芯而言，这是浪费的。可替换地，磷光体层特性可以针对每个蓝色LED箱被修整（tailor），使得对于每个LED，所得到的白色点匹配单个目标白色点。对于人眼，所有这样的白色光将看上去是相同的。

发明人测量LCD层对光的衰减与波长的关系并且确定在可见范围内该衰减随波长变化。蓝色波长范围内的该变化到目前为止是最大的。该衰减是由于由偏振器、ITO电极（透明接地层）、液晶层和RGB滤波器的组合衰减引起的。也存在由光导（如果使用）、漫射器（如果使用）和BEF（如果使用）引起的不平坦衰减。

发明人发现，由于LCD层对光的衰减与波长的关系是变化的，即使通过针对每箱蓝色LED修整磷光体特性而使背光源LED的白色点匹配，所测量的LCD的色彩输出在LCD表面各处是不一致的，比如当所有像素全部接通以形成固体白色光显示器时。

因此，需要一种LED背光源，该LED背光源使得LCD的色彩输出在LCD表面各处是一致的并且来自各个LCD的色彩输出彼此是一致的。

发明内容

在蓝色波段中LCD层对光的衰减随着蓝色波长变短而增大。发明人发现，为了实现LCD屏幕表面各处的均匀蓝色色彩分量，当蓝色LED管芯主波长不同时，所有各种白色光LED的白色点（相关色温）不应匹配。这与传统LED背光源设计目标相悖。

为了偏移LCD层的衰减与波长的关系，与用于发射较长主波长蓝色光的蓝色LED管芯的磷光体层相比，发射比较短主波长蓝色光的蓝色LED管芯将其磷光体层修整为使更多蓝色光泄漏通过。换言之，由于与较长蓝色波长相比，LCD衰减更多的较短蓝色波长，因此更多的较短波长蓝色光必须通过该磷光体层泄漏，从而使得无论LCD使用短波长蓝色LED还是长波长蓝色LED进行背光照射，该LCD的蓝色输出是相同的。应用到LCD背部的蓝色光的量仅仅受通过磷光体的泄漏影响。

尽管在所述实例中使用主波长表征蓝色LED，但是可以替代使用峰值波长。

为了针对不同箱获得通过磷光体层的不同数量的蓝色光泄露，磷光体层的厚度被修整和/或磷光体颗粒的密度被修整。在较小程度上，红色和绿色磷光体的相对百分比可以被调整以应对LED管芯的不同激发能量。

磷光体层仍然必须供应白色光的红色和绿色光分量，从而导致来自LCD的均匀的红色和绿色光输出。由于LCD对红色和绿色光的衰减不随波长显著变化，白色光LED的红色和绿色光分量的幅值针对所有LED可以是一致的。

由于用于背光源的各种白色光LED将发射基本上相同的红色和绿色光分量，但是发射各种亮度水平的蓝色光，因此取决于每个LED管芯的主波长，各种LED的白色点将是不同的，这使得如果背光源使用来自不同箱的蓝色LED，则背光源输出在其表面各处看上去不均匀。在来自各种LED的光没有彻底混合的背光源区域中，这特别清楚明显。输出较短主蓝色波长的白色光LED将看上去比输出较长主蓝色波长的白色光LED更蓝。

如果每个背光源仅仅由使用来自同一箱的全部蓝色LED管芯的白色光LED构成，则整个背光源各处的白色点将基本上是均匀的。这种情况下本发明的益处在于，无论哪一箱的LED用于构成背光源，LCD的输出色彩对于各个LCD将是彼此一致的。

对用于背光源的LED的白色点的这种控制适用于白色光LED耦合到光导边缘的背光源，并且适用于LED直接分布在LCD层后面的背光源。

在一个实施例中，通过将磷光体压缩成型在管芯之上而将用于特定蓝色LED管芯的磷光体形成于该管芯之上。这是这样完成的：将磷光体粉末悬浮在液体结合剂（比如高指数硅树脂）中，接着将磷光体/结合剂配给到模具的凹陷中。安装在载具晶片上的蓝色LED接着压到该模具，使得每个蓝色LED浸渍在凹陷内的磷光体/结合剂材料中。磷光体/结合剂接着被固化，且载具晶片接着与模具分离。优选地，构成该晶片的所有蓝色LED是选自同一箱，使得对于所有LED管芯，磷光体/结合剂和/或模具凹陷是相同的。

在另一实施例中，固定到LED管芯顶部的磷光体板件基于该LED箱被修整。

透明镜片可以成型在管芯/磷光体之上，从而提高光提取并保护LED。

附图说明

图1为具有LED白色光背光源的传统LCD的示意图。

图2为一种类型的白色光LED的截面图，该白色光LED使用蓝色LED管芯以及一层磷光体从而添加红色和绿色光分量。

图3为传统LCD中的RGB滤波器特性以及该LCD的测量的蓝色、绿色和红色光输出的曲线图，其示出了测量的光输出不匹配RGB滤波器特性，且示出了与较长波长蓝色光相比，较短波长蓝色光被衰减得更多。

图4为标准CIE u’v’色度图中v’分量的变化与蓝色波长的关系的曲线图。

图5为两个不同白色光LED的不同输出光谱分布的曲线图，其中在背光源中使用任一所述LED时，白色点不同但是LCD的色彩输出相同。

图6为包含LCD层和白色光LED背光源的LCD的截面图，其中白色光LED直接布置在LCD层后面的阵列中。

图7为包含LCD层和白色光LED背光源的LCD的截面图，其中白色光LED耦合到光导的边缘从而形成背光源。

图8A-8C说明将经修整的磷光体层成型在蓝色LED管芯之上的两步法二次成型工艺，接着将透明镜片成型在管芯和磷光体之上。

图9A和9B说明将经修整的磷光体板件固定在蓝色LED管芯之上，接着将透明镜片成型在管芯和磷光体之上。

图10为说明依据本发明一个实施例，用于使用白色光LED形成LCD的各种步骤的流程图。

相同或等效的元件使用相同数字来标记。

具体实施方式

本发明可以使用传统蓝色LED管芯，比如由本发明受让人制造的AlInGaN蓝色LED。此处在实例中为了简化起见而使用倒装芯片LED管芯。蓝色LED管芯可以与图2所示相同，生长衬底被移除。

形成LED的实例在美国专利6,649,440和6,274,399中有描述，这两个专利均转让给Philips Lumileds Lighting且通过引用结合于此。

在用于LCD的背光源中使用的蓝色LED旨在具有大约440nm的主波长。然而，由于LED制作工艺的固有性质的原因，主波长典型地是在大约420-460nm的范围内。蓝色LED管芯被激励且由测量装置测试以确定每个LED的主波长。管芯接着被装箱，其或者是物理上被装箱，或者是通过在测试之后将LED管芯在晶片的位置储存在存储器中。每个箱可以仅包含主波长是在箱的指定主波长的大约2-4nm内的管芯。

措辞“主波长”是指人眼感觉到的单个波长，且限定为具有与光源相同的表观色彩的单色光的波长。如果单个波长（“X” nm）的色彩与给定LED的色彩是无法区分的，则该LED具有主波长“X”。

另一种装箱蓝色LED的方式是测量它们的峰值波长。峰值波长限定为光源的辐射发射谱达到其最大值时的单个波长。它不代表人眼感知的光源的发射。因此，尽管在实例中将使用主波长，但是可以使用主波长或者峰值波长将蓝色LED装箱。

用于白色LED背光源的特定LCD的衰减与波长特性的关系是这样确定的：供应宽谱光源到LCD层的背部，以及接着测量不同波长处来自LCD的光输出。

图3为特定LCD中RGB彩色滤波器的光衰减特性的简化说明（粗线）。尽管相对滤波器特性被保留，但是幅值被归一化，使得红色滤波器的峰值红色输出被设定为1.0。理想地，滤波器在窄波段上提供恒定的衰减且接着迅速下降。然而在实际LCD中，滤波器特性具有很强的波长依存性。

从曲线图看出，蓝色滤波线50在440nm波长处提供对蓝色光的最小衰减，虚的绿色滤波线52在520nm波长处提供对绿色光的最小衰减，以及红色滤波线54是基本上平坦的。理想地，通过蓝色滤波器的蓝色光的量在蓝色LED管芯主波长的整个范围之上是恒定的；然而，情况不是如此。

图4说明在蓝色光范围上LCD衰减的特性，其与图3是一致的。在图4中，对于特定LCD在波长上绘制从应用到LCD的光色彩到从该LCD输出的光色彩的v’变化，其中v’为在标准CIE色度图上的y轴值。标准CIE图示出了在u’和v’值交点处的相应色彩。理想地，由LCD层造成的v’变化在所有波长上将是平坦的。在较短蓝色波长处v’值的较大变化关联到由LCD引起的更大衰减以及CIE色度图上色彩离开蓝色“向上”偏移。

往回参考图3，对于每个波长的测量的LCD光输出是用较细的线56、58和60示出。这种测量可以这样进行：利用宽谱光源背光照射LCD层，仅仅全部接通单一色彩（红色、绿色或蓝色）的像素，以及接着使用光学测量设备测量所述单一色彩的高亮度与波长的关系。绿色光输出线58被缩放到绿色滤波线52，但是蓝色光输出线56、绿色光输出线58和红色光输出线60的相对幅值被保留。测量的蓝色光输出线56示为随着波长变短而进一步偏离蓝色滤波线50。绿色光输出线58匹配绿色滤波器的特性。红色光输出线60被LCD略微衰减，但是由于红色光输出是平坦的，在红色范围上由LCD层引起的衰减对于波长不是显著敏感的。

由于LCD层的衰减与波长特性的关系的原因，当所有红色、绿色和蓝色像素同时接通时，LCD的（多个）白色点与背光源的（多个）白色点将不同。

竖直虚线64-68代表通过测量主波长或者峰值波长确定的蓝色LED管芯的五个不同箱的中心波长。从图3看出，与和箱68关联的蓝色光相比，LCD对和箱64关联的蓝色光的衰减大得多。这意味着，如果对于所有的蓝色LED箱，相同数量的蓝色光泄露通过磷光体层，当由来自箱64的LED照射时，该LCD的观察到的蓝色光输出将不如当由来自箱68的LED照射时的蓝色光输出那么明亮。这将造成LCD的蓝色光输出在LCD表面上变化，因为背光源在背光源的整个输出表面上没有均匀地混合所有来自各种白色光LED的光。对于边缘受照射的背光源，在背光源边缘附近情况尤为如此，其中LED位于背光源边缘处且光在背光源边缘处没有完全混合。对于LED直接分布在LCD背部中的混合盒系统，在整个屏幕上靠近每个LED处将出现色彩不均匀。

为了补偿LCD层的衰减与波长特性的关系，蓝色LED之上的磷光体层针对每个蓝色LED箱被修整，从而对于较短波长的箱，允许更多蓝色光泄漏通过。由磷光体层提供的白色光的红色和绿色光分量应基本上不受影响。因此，与使用来自箱65-68的较长波长蓝色LED形成的白色光LED相比，使用来自箱64的短波长蓝色LED形成的白色光LED在人眼看来更蓝，这是因为更多蓝色光泄漏通过。与来自箱64-67的LED的所有其它白色光相比，来自使用来自箱68的蓝色LED管芯形成的LED的白色光看上去将是最不蓝的。

通过改变结合剂中的磷光体颗粒密度或者使磷光体层更薄，可以实现对蓝色光泄漏的调整。

图5为绘制来自两个不同白色光LED的白色光发射的曲线图，其中磷光体层已经被修整从而调整蓝色光泄漏的量。白色光未通过LCD。曲线72示出，对于使用较短主波长或峰值波长蓝色LED的白色光LED，在各种波长处发射光的相对亮度。曲线74示出，对于使用较长波长蓝色LED的白色光LED，在各种波长处发射光的相对亮度。如果这些白色光LED被用于背光照射LCD，则对于这两种LED，LCD的白色点（所有像素接通）将是严格相同的，即使形成曲线72的LED的白色点在背光源的输出端看上去更蓝。注意，由于两种蓝色LED上的磷光体层生成相同的绿色和红色光分量，图5中这些白色光LED的绿色和红色光输出相同。

因此，通过利用本发明，由使用来自不同箱的蓝色LED形成的白色光LED构成的背光源将在其表面各处具有不均匀白色点。

如果每个背光源仅由使用全部来自同一箱的蓝色LED的白色光LED构成，则整个背光源各处的白色点将基本上是均匀的。这种情况下本发明的益处在于，无论哪个箱的LED用于构成该背光源，LCD的输出色彩对于各个LCD将是彼此一致的。

图6说明安装在反射背光源混合盒78底部的经补偿的白色光LED 76，比如图5中表示的LED。假设用于形成LED 76的蓝色LED管芯是来自各种箱，因此LED 76的白色点将不同。漫射器80附加地混合来自LED 76的光。尽管LED光在背光源（包含LED 76、盒78和漫射器80）中略微混合，由于来自LED 76的不同白色点的原因，来自背光源的发射在背光源表面各处仍不均匀。然而，由于对（多个）红色和绿色磷光体层修整的原因，在LCD各处在蓝色波长范围中LCD层82的色彩输出将是基本上均匀的。可以替代使用YAG黄色-绿色磷光体层，其中磷光体层如上所述被修整从而调整蓝色光泄漏的量。LCD层82可以与图1所示的LCD层相同。

由于背光源材料本身会在不同程度上衰减蓝色波长，在修整磷光体层时，背光源材料引起的蓝色光衰减也应该被考虑在内。

图7说明另一类型的LCD，该LCD使用比如由PMMA材料形成的光导背光源84。在背光源的底表面上可以存在棱镜或粗糙化机制用以均匀地向上反射光，从而照射LCD层82的背表面。如上所述，尽管LED光在背光源84中略微混合，但是由于来自LED 76的不同白色点的原因，特别是在LED 76附近的背光源边缘处，来自背光源84的发射在背光源表面各处仍是不均匀的。然而，由于对（多个）红色和绿色（或YAG）磷光体层修整的原因，在该LCD各处在蓝色波长范围中，LCD层82的色彩输出将是基本上均匀的。由于PMMA对蓝色光的衰减随波长变化，在修整磷光体层时这种蓝色光衰减特性也应被考虑在内。

图8A-8C说明一种用于在蓝色LED管芯之上形成经修整的磷光体层的方法。在图8A中，载具晶片86上安装有蓝色LED管芯88的阵列，所述管芯优选地来自同一箱。安装在晶片86上的LED可以超过100个。载具晶片86可以是陶瓷，其具有结合到每个LED管芯88的金属垫/引线。

模具90具有多个凹陷91，该凹陷对应于每个LED管芯88之上的磷光体层的期望形状。模具90优选地由金属形成。如果需要，非常薄的不粘的膜可以置于模具90之上作为释放层，或者模具90可以具有不粘的表面层。

模具凹陷91利用硅树脂结合剂94中红色和绿色磷光体颗粒92的可热固化混合物来填充。硅树脂具有充分高的折射率（例如1.76），从而大幅提高来自AlInGaN LED的光提取。选择磷光体颗粒92的密度和/或磷光体层的厚度，从而如前所述对于所使用的特定箱的LED管芯，允许适当数量的蓝色光泄漏通过。

晶片86和模具90集合在一起，且真空密封形成于晶片86和模具90的外围之间。因此，每个LED管芯88插在磷光体混合物内，且该混合物受压缩。

模具90接着被加热到大约150摄氏度（或者其它合适的温度）保持一定时间从而使结合剂材料硬化。

晶片86接着与模具90分离。结合剂材料接着可以附加地通过加热或UV光被固化。

在图8B中，透明硅树脂镜片接着成型在具有经修整的磷光体层95的每个LED之上。模具96的凹陷利用液态或软化的硅树脂98填充，并且晶片86和模具96如前所述集合在一起。硅树脂98接着被固化，且晶片86和模具被分离以产生图8C所示的结构，其中透明镜片100形成于每个LED管芯和磷光体层之上。载具晶片86接着被划片（例如，沿着虚线102）从而分离白色光LED。白色光LED载具可以接着与在背光源中使用的其它白色光LED一起安装在电路板上，比如图2所示。

有关成型磷光体和镜片的附加细节可以在Gerd Mueller等的美国专利公布20080048200中找到，其发明名称为“LED with Phosphor Tile and Overmolded Phosphor in Lens”且通过引用结合于此。

如图9A和9B所示，替代成型磷光体层，磷光体层可以预成形为板件103并利用薄硅树脂层固定到LED管芯88的顶表面，与图2所示结构相似。板件103的厚度和/或磷光体颗粒的密度针对每箱的蓝色LED管芯被修整，从而泄漏通过期望数量的蓝色光。形成陶瓷磷光体片的一种方式是利用热量和压力来烧结磷光体粉末的粒子。通过该板件的蓝色LED光的百分比依赖于可以精确控制的磷光体密度和板件厚度。形成磷光体薄片的另一种方式是将磷光体浆料形成为薄片且接着干燥该浆料。这种陶瓷磷光体板件的形成描述于Gerd Mueller等的美国专利公布20050269582，其发明名称为“Luminescent Ceramic for a Light Emitting Diode”且通过引用结合于此。

利用与结合图8B-C所述相同的工艺，接着将镜片100成型在LED管芯和磷光体板件之上。

透明镜片提高了光提取且保护LED和磷光体。

图10为示出本发明一个实施例中的各种步骤的流程图。

在步骤111，确定显示器系统中LCD层和背光源材料的衰减与蓝色光波长特性的关系。如果由背光源引起的衰减可略去不计，则可以忽略背光源特性。

在步骤112，测量蓝色LED管芯的主波长，并且根据LED的主波长将所述LED装箱。

在步骤113，将LCD层和背光源材料的衰减与蓝色波长特性的关系考虑在内，针对每个蓝色LED管芯箱确定蓝色LED之上的红色/绿色磷光体层的必要特性（例如密度、厚度、比率），从而形成实现均匀LCD输出色彩所需的来自LED的白色光输出。可以利用模拟算法或者通过经验方法来进行所述确定。

在步骤114，与一个箱关联的经修整的红色和绿色磷光体层（或YAG层）被提供在该箱中的蓝色LED管芯之上。这可以这样完成：将经修整的磷光体板件固定在LED管芯之上（步骤115），或者将经修整的磷光体层成型在LED管芯之上（步骤116），或者通过某种其它技术。

在步骤117，将可选的透明镜片成型在管芯和磷光体之上，从而提高光提取且保护LED和磷光体。

在步骤118，在用于彩色LCD的背光源中使用所得到的白色光LED，从而在每个LCD各处实现均匀红色、绿色和蓝色输出以及实现各个LCD彼此均匀的色彩。

尽管与较长波长蓝色光相比，典型LCD将衰减更多的较短波长蓝色光，但是本发明广泛地适用于具有不平坦的蓝色光波长与衰减特性的关系的LCD。

尽管本发明的具体实施例已经予以示出和描述，但是本领域技术人员将清楚明白，可以在本发明的更宽广方面上进行变化和调整而不背离本发明，并且因此，所附权利要求将落在本发明真实精神和范围内的所有这些变化和调整涵括在它们的范围内。

Claims (15)

1. 一种使用发射白色光的发光二极管（LED）形成液晶显示器（LCD）系统的方法，该方法包含：

确定用于形成彩色显示器系统的至少LCD层的衰减与蓝色光波长特性的关系，其中在可见波长范围内与较长蓝色波长光相比，该LCD层对较短蓝色波长光的衰减是不同的；

测量蓝色LED管芯的主波长或峰值波长；

在该蓝色LED管芯之上提供磷光体层，该磷光体层允许从该蓝色LED管芯发射的蓝色光通过该磷光体层泄漏，其中通过磷光体层泄漏的蓝色光的量是通过调整该磷光体层的特性来控制的，其中通过蓝色LED管芯之上的磷光体层泄漏的蓝色光的量对应于该蓝色LED管芯的主波长或峰值波长，以及其中与用于具有基本上不同的主波长或峰值波长的第二蓝色LED管芯的磷光体层相比，用于具有第一主波长或峰值波长的第一蓝色LED管芯的磷光体层被修整以允许更多的蓝色光泄漏通过，从而至少部分地偏移该LCD层的衰减与蓝色光波长特性的关系；

其中由通过磷光体层泄漏的蓝色光和由该磷光体层生成的光的组合发射的光为具有这样白色点的白色光，所述白色点至少部分取决于通过该磷光体层泄漏的蓝色光的量，具有关联的磷光体层的蓝色LED管芯为白色光LED；以及

提供至少一个所述白色光LED作为用于背光源的光源从而照射该LCD层。

2. 权利要求1的方法，还包含将所述至少一个白色光LED耦合到该背光源。

3. 权利要求2的方法，还包含将该背光源耦合到该LCD层从而照射该LCD层。

4. 权利要求1的方法，其中提供至少一个所述白色光LED作为用于该背光源的光源包含提供多个所述白色光LED作为该光源，其中被提供作为用于该背光源的光源的所述多个LED中的白色光LED具有不同的白色点。

5. 权利要求1的方法，其中该磷光体层包含红色和绿色磷光体颗粒。

6. 权利要求1的方法，其中调整该磷光体层的特性包含调整该磷光体层中磷光体颗粒的密度，其中越低的磷光体颗粒密度允许越多的蓝色光通过该磷光体层泄漏。

7. 权利要求1的方法，其中调整该磷光体层的特性包含调整该磷光体层的厚度，其中越薄的磷光体层允许越多的蓝色光通过该磷光体层泄漏。

8. 权利要求1的方法，其中在该蓝色LED管芯之上提供磷光体层包含将磷光体层成型在该蓝色LED管芯之上。

9. 权利要求1的方法，其中在该蓝色LED管芯之上提供磷光体层包含将磷光体板件固定在该蓝色LED管芯之上。

10. 权利要求1的方法，还包含：

将所述至少一个白色光LED耦合到该背光源；

将该背光源耦合到该LCD层从而照射该LCD层；以及

激励所述至少一个白色光LED。

11. 一种照明系统，其包含：

多个白色光发光二极管（LED），每个白色光LED包含发射蓝色光的LED管芯和该LED管芯之上的磷光体层，其中通过该磷光体层泄漏的蓝色光和由该磷光体层生成的光的组合发射的光为具有这样白色点的白色光，所述白色点至少部分取决于通过该磷光体层泄漏的蓝色光的量；以及

包含该白色光LED和混光装置的背光源，其中该背光源设计成用于背光照射液晶显示器（LCD）层，其中该LCD层具有不平坦的衰减与蓝色光波长特性的关系，其中在可见波长范围中与较长蓝色波长光相比，该LCD层对较短蓝色波长光的衰减是不同的；

其中通过LED管芯之上的该磷光体层泄漏的蓝色光的量基本上对应于该LED管芯的主波长或峰值波长，其中与用于具有基本上不同的主波长或峰值波长的第二LED管芯的磷光体层相比，用于具有第一主波长或峰值波长的第一LED管芯的磷光体层允许更多的蓝色光泄漏通过，从而至少部分地偏移该LCD层的衰减与蓝色光波长特性的关系。

12. 权利要求11的系统，还包含耦合到该背光源的LCD层。

13. 一种使用下述工艺形成的用于彩色液晶显示器（LCD）系统的背光源：

确定用于形成彩色显示器系统的至少LCD层的衰减与蓝色光波长特性的关系，其中在可见波长范围内与较长蓝色波长光相比，该LCD层对较短蓝色波长光的衰减是不同的；

测量蓝色LED管芯的主波长或峰值波长；

在该蓝色LED管芯之上提供磷光体层，该磷光体层允许从该蓝色LED管芯发射的蓝色光通过该磷光体层泄漏，其中通过磷光体层泄漏的蓝色光的量是通过调整该磷光体层的特性来控制的，其中通过蓝色LED管芯之上的磷光体层泄漏的蓝色光的量对应于该蓝色LED管芯的主波长或峰值波长，以及其中与用于具有不同的主波长或峰值波长的第二蓝色LED管芯的磷光体层相比，用于具有第一主波长或峰值波长的第一蓝色LED管芯的磷光体层被修整以允许更多的蓝色光泄漏通过，从而至少部分地偏移该LCD层的衰减与蓝色光波长特性的关系；

其中由通过磷光体层泄漏的蓝色光和由该磷光体层生成的光的组合发射的光为具有这样白色点的白色光，所述白色点至少部分取决于通过该磷光体层泄漏的蓝色光的量，具有关联的磷光体层的蓝色LED管芯为白色光LED；以及

将多个所述白色光LED耦合到混光装置以形成背光源从而照射该LCD层。

14. 权利要求13的背光源，其中耦合到该混光装置的所述多个LED中的白色光LED具有不同的白色点。

15. 权利要求13的背光源，其中该磷光体层包含红色和绿色磷光体颗粒。

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