CN1854863B - 用于液晶显示器的采用发光二极管的背光单元 - Google Patents

用于液晶显示器的采用发光二极管的背光单元 Download PDF

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Abstract

提供了一种用于液晶显示器(LCD)的采用发光二极管(LED)的背光单元。该背光单元包括蓝色光源、红色光源和绿色光源。该绿色光源包括紫外(UV)LED以及由UV LED发出的光激励的绿色荧光体。

Description

用于液晶显示器的采用发光二极管的背光单元
技术领域
本发明涉及一种用于液晶显示器(LCD)的采用发光二极管(LED)的背光单元，尤其涉及一种用于使用提高了发光效率的绿色光源的LCD的背光单元。
背景技术
LCD是一种重量轻、小能耗的平板显示器。然而，LCD不是自发光显示器，而是用于接收光以形成图像的光接收显示器，使得使用者在黑暗中不能辨别图像。为了解决这个问题，在LCD的后表面上安装了背光单元。
冷阴极荧光灯(CCFL)为传统的背光单元，其气体放电具有固定的特征峰值波长，并由于LED的噪声波长而表现出低的色纯度。
为了克服CCFL的缺点，正在研究用于LCD的采用LED的背光单元，因为LED背光单元使得发射波长和半最大值全宽(FWHM)可控，且不但具有非常高的色纯度而且具有用于表示颜色的良好容量。
图1是示出相对于峰值波长的内量子效率和提取效率的图表。
参考图1，在整个波长范围中仅示出了提取效率的轻微变化，但是在500到600nm的绿色波长范围中示出了10％的非常低的内量子效率。因此，用于LCD的采用三色LED的背光单元需要数量大于(例如，两倍)红色光源和蓝色光源的数量的绿色光源。这导致了功耗的增加和制造成本的提高。
同时，光是从LED的带隙发出的，且带隙是温度和电流的函数。于是，发光波长的峰值可能会依赖于LED的温度和电流。结果，根据LED的温度和电流的变化，LED发出颜色不稳定的光。
发明内容
本发明提供了一种用于液晶显示器(LCD)的背光单元，其中绿色发光二极管(LED)提高了发光效率。
而且，本发明提供了一种用于LCD的背光单元，其包括发射具有稳定的色坐标的可见光线的LED。
根据本发明的一方面，提供了一种用于LCD的采用LED的背光单元。该背光单元包括蓝色光源、红色光源和绿色光源。该绿色光源包括紫外(UV)LED和由UV LED发出的光激励的绿色荧光体。
可以以基本相同的比例使用该蓝色光源、红色光源或和绿色光源，且提供到蓝色光源、红色光源和绿色光源的电流可以彼此基本相同。
通过向从由ZnS、(BaSr)2SiO4、LaPO4和BaMgAl10O17组成的组中挑选的一种材料添加活化剂可以形成绿色荧光体。
该绿色光源可以位于封装框上，且在绿色光源与封装框之间可以进一步设置硅底座。
在第一UV LED与绿色荧光体之间可以形成围绕第一UV LED的凸面硅树脂，且在该硅树脂上可以形成绿色荧光体。
绿色荧光体可以与硅树脂混合以突出地围绕第一UV LED。
蓝色光源可以包括第二UV LED和由第二UV LED发出的光激励的蓝色荧光体。
红色光源可以包括第三UV LED和由第三UV LED发出的光激励的红色荧光体。
附图说明
通过参考附图详细描述本发明的示范性实施例，其上述的和其他的特征和优势将变得更明显，其中：
图1是示出相对于LED的峰值波长的内量子效率和提取效率的曲线图；
图2是根据本发明示范性实施例的用于LCD的背光单元的简图；
图3是图2中示出的绿色(G)光源的结构的横截面图；
图4是示出根据供应到图3的G光源的电流接收的光量的曲线图；
图5A和5B是示出当电流从20mA增加到500mA时，根据施加到常规技术的G LED和本发明的G光源的电流，峰值波长的变化曲线图；
图6是示出当电流从20mA增加到500mA时，根据供应到常规技术的G LED和本发明的G光源的电流，G色坐标的变化曲线；以及
图7是根据本发明另一实施例的G光源的横截面图。
具体实施方式
现在将参考附图更详细地描述本发明，在附图中展示了本发明的示范性实施例。然而，本发明可以以不同的形式实施，不应被解释为仅限于此处所述的实施例。相反，提供这些实施例是为了使本发明更透彻和完整，并且充分将本发明的观念传达给本领域的普通技术人员。在图中同样的参考数字用于表示相同的元件。在图中，为了清楚放大了层和区域的厚度。
图2是根据本发明示范性实施例用于液晶显示器(LCD)的背光单元的简图。
参考图2，在基板10上设置印刷电路板(PCB)12，并在PCB 12上设置多个红色(R)光源20、多个绿色(G)光源30和多个蓝色(B)光源40。以大约1∶1∶1的比例设置该R、G和B光源20、30和40。与包括R和B光源两倍到三倍数量的G光源的常规背光单元不同，根据本发明的背光单元的结构降低了制造成本并减少了功耗。从R、G和B光源20、30和40发出的三色光在光导板50中均匀地混合，转换成白色光，通过漫射板60入射到LCD屏板(未示出)上。该R、G和B光源20、30和40、光导板50以及漫射板60的排列可以有多种变化，在此将省略其详细描述。
图3是G光源30的结构的横截面图。
参考图3，该G光源30包括在封装框31的底部上设置的硅底座32、紫外(UV)发光二极管(LED)33、围绕底座32上的UV LED 33的硅树脂34，以及涂布在硅树脂34上的G荧光体35。该UV LED 33可以包括InGaAlN有源层(未示出)并发射峰值波长范围在200～430nm中的光。硅底座32将UVLED 33的热容易地发射到外部。通过表面张力在UV LED 33上凸出地(bulgingly)形成硅树脂34以形成凸面G荧光体35。凸面G荧光体35导致了均匀的光发射。
该G荧光体35是由UV LED 33发出的UV光激发的荧光材料且发出范围从500到550nm的光。该荧光材料可以是ZnS:Cu、Al、(BaSr)2SiO4:EuM(M:Ho、Er、Ce、或Y)、LaPO4:Eu、或BaMgAl10O17:Eu。G荧光体35表现出大约45到50％的光学转换效率。因而通过将G荧光体35的45到50％的光学转换效率乘以图1所示的UV LED 33的65％的内量子效率获得约30％的发光效率。结果，包括UV LED 33和G荧光体35的G光源30具有几乎与两个或三个传统的G LED相同的发光效率。
图4是示出根据提供到图3的G光源的电流接收的光量的曲线图。
从图4可以看出，随着提供到UV LED 33(图3的33)的电流增加到500mA，UV LED 33的UV光的量线性地增加，来自UV-绿色LED(图3的30)的绿色光的量也线性地增加。
图5A和5B是示出当电流从20mA增加到500mA时，根据施加到常规技术的G LED和本发明的G光源的电流，峰值波长的变化曲线图。参考图5A，传统G LED的峰值波长根据所提供的电流的增加而改变，然而，根据本发明的G光源的峰值波长几乎不随着提供的电流(参考图5B)的增加而改变。
图6是示出当电流从20mA增加到500mA时，根据供应到常规技术的G LED和本发明的G光源的电流，G色坐标的变化曲线。根据传统的G LED，当电流增加时，峰值波长转变成短波长，且色坐标移动到左侧。即使当提供的电流改变时，从本发明的G光源(UV-绿色LED)发出的G光的色坐标也具有X：0.282±0.0003和Y：0.673±0.003的稳定值。由于峰值波长几乎不随提供到G光源的电流改变，因此可以获得稳定的色坐标。因此，本发明的G光源可以有效地用作显示器的背光。
图7是根据本发明另一实施例的G光源的示意性横截面图。相同的参考数字表示与图3中G光源的元件相同的元件。在此将省略对其详细的描述。
G光源130包括在封装框31的底部上设置的硅底座32、UV LED 33以及与硅树脂混合且围绕底座32上的UV LED 33的G荧光体36。该UV LED33包括InGaAlN有源层(未示出)，并发出具有200～430nm的峰值波长的光。
如同G光源30，可以通过利用发出420到480nm范围的蓝色光的B荧光体在UV LED上形成蓝色光源(图2的40)。该蓝色荧光体可以为Ca10(PO4)6Cl2:Eu或Sr5(PO4)3Cl:Eu。
同样，可以通过利用发出600到700nm范围的红色光的红色荧光体在UV LED上形成红色光源20。该红色荧光体可以为SrS:Eu、Y2O2S:Eu、YVO:Eu或M(WO):Eu、Sm(M：Li、Na、K、Ba、Ca或Mg)。由于背光单元使用了UV LED以发出G光，因此根据本发明用于LCD的采用LED的背光单元可以提高发光效率。因此，减少了用于LCD的背光单元的G光源的数量，且可以减少背光单元的功耗。
尽管已经参考本发明的示范性实施例对本发明进行了特别的显示和说明，但是应当理解的是，本领域的普通技术人员可以在不背离权利要求定义的本发明的精神和范围的情况下，对其中的实施例做出各种形式和细节上的变化。

Claims (14)

1.一种用于液晶显示器的采用发光二极管的背光单元，所述背光单元包括蓝色光源、红色光源和绿色光源，
其中，所述蓝色光源、所述红色光源和所述绿色光源基本以相同的比例使用，且提供到所述蓝色光源、所述红色光源和所述绿色光源的电流彼此基本相同，
其中所述绿色光源包括：
具有凹陷的封装框；
设置在所述封装框的所述凹陷的底部上的硅底座；
安装在该硅底座上的第一紫外发光二极管，从而该第一紫外发光二极管的热通过该硅底座发射；
通过表面张力凸起地形成在该硅底座上的硅树脂，该硅树脂围绕该硅底座上的该第一紫外发光二极管；以及
由所述第一紫外发光二极管发出的光激励的绿色荧光体。
2.如权利要求1所述的背光单元，其中所述绿色荧光体选自ZnS:Cu，Al、(BaSr)2SiO4:EuM、LaPO4:Eu和BaMgAl10O17:Eu构成的组中的一种，其中M为Ho、Er、Ce、或Y。
3.如权利要求1所述的背光单元，其中所述第一紫外发光二极管的峰值波长为200至430nm。
4.如权利要求3所述的背光单元，其中所述第一紫外发光二极管包括InGaAlN有源层。
5.如权利要求1所述的背光单元，其中在所述第一紫外发光二极管与所述绿色荧光体之间形成围绕所述第一紫外发光二极管的该硅树脂，且在所述硅树脂上形成所述绿色荧光体。
6.如权利要求1所述的背光单元，其中所述绿色荧光体与硅树脂混合以在所述硅底座上凸起地围绕所述第一紫外发光二极管。
7.如权利要求1所述的背光单元，其中所述蓝色光源包括：
具有凹陷的封装框；
设置在所述封装框的所述凹陷的底部上的硅底座；
安装在该硅底座上的第二紫外发光二极管；
通过表面张力凸起地形成在该硅底座上的硅树脂，该硅树脂围绕该硅底座上的该第二紫外发光二极管；以及
由所述第二紫外发光二极管发出的光激励的蓝色荧光体。
8.如权利要求7所述的背光单元，其中所述蓝色荧光体选自Ca10(PO4)6Cl2:Eu和Sr5(PO4)3Cl:Eu构成的组中的一种。
9.如权利要求7所述的背光单元，其中在所述第二紫外发光二极管与所述蓝色荧光体之间形成围绕所述第二紫外发光二极管的该硅树脂，且在围绕所述第二紫外发光二极管的所述硅树脂上形成所述蓝色荧光体。
10.如权利要求7所述的背光单元，其中所述蓝色荧光体与硅树脂混合以在所述硅底座上凸起地围绕所述第二紫外发光二极管。
11.如权利要求1所述的背光单元，其中所述红色光源包括：
具有凹陷的封装框；
设置在所述封装框的所述凹陷的底部上的硅底座；
安装在该硅底座上的第三紫外发光二极管；
通过表面张力凸起地形成在该硅底座上的硅树脂，该硅树脂围绕该硅底座上的该第三紫外发光二极管；以及
由所述第三紫外发光二极管发出的光激励的红色荧光体。
12.如权利要求11所述的背光单元，其中所述红色荧光体选自SrS:Eu、Y2O2S:Eu、YVO:Eu和M(WO):Eu、Sm构成的组中的一种，其中M为Li、Na、K、Ba、Ca或Mg。
13.如权利要求11所述的背光单元，其中在所述第三紫外发光二极管与所述红色荧光体之间形成围绕所述第三紫外发光二极管的该硅树脂，且在围绕所述第三紫外发光二极管的所述硅树脂上形成所述红色荧光体。
14.如权利要求11所述的背光单元，其中所述红色荧光体与硅树脂混合以在所述硅底座上凸起地围绕所述第三紫外发光二极管。
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C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: SAMSUNG LED CO., LTD.

Free format text: FORMER OWNER: SAMSUNG ELECTRO-MECHANICS CO., LTD.

Effective date: 20100927

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TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20100927

Address after: Gyeonggi Do Korea Suwon

Applicant after: Samsung LED Co., Ltd.

Address before: Gyeonggi Do, South Korea

Applicant before: Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd.

ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: SAMSUNG ELECTRONICS CO., LTD.

Free format text: FORMER OWNER: SAMSUNG LED CO., LTD.

Effective date: 20121210

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20121210

Address after: Gyeonggi Do, South Korea

Patentee after: Samsung Electronics Co., Ltd.

Address before: Gyeonggi Do Korea Suwon

Patentee before: Samsung LED Co., Ltd.