[发明专利]用于背光的具有荧光体片的白光LED

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用发光二极管(LED)的照明装置，尤其涉及用于背光照明(backlighting)或照射(illuminating)液晶显示器(LCD)的白光LED的制造技术。

背景技术

液晶显示器(LCD)通常用于手机、个人数字设备、笔记本电脑、显示器和电视。本发明的实施例提供了一种采用白光背光照明的彩色透射LCD。

图1是现有技术的包括采用LED作为背光源(backlight)12的彩色透射LCD 10。背光源包括产生合成白光的红、绿和蓝光LED 14的阵列。

理想的背光源12为显示器的背面提供各向同性的光。背光源盒具有反射底面和侧面来混合红、绿、蓝光。内表面涂成白色。混合光学元件16，例如漫射器，提高光混合。

混合光学元件16之上是通常的LCD层18，典型地，包括第一偏振片(polarizer)、一薄膜晶体管阵列层、一液晶层、一地平面层、第二偏振片，以及RGB滤光片。白光穿过第二偏振片在子像素区域被相应的红、绿、蓝滤光片过滤的情况下在LCD屏幕上形成每个R、G、B子像素。图像的单个像素由一组红、绿、蓝子像素构成。每个子像素处产生的电场，有选择地驱动每个子像素处的薄膜晶体管，使液晶层改变每个子像素处的白光的极性。通过控制薄膜晶体管，在每个红、绿、蓝子像素处经过滤的白光幅度被控制以在LCD屏幕上产生图像。LCD是众所周知的不需要进一步描述。

在背光中使用红、绿、蓝组分用于白光，是有好处的，因为RGB发光波长和RGB颜色滤光片的光谱分布很好地相对应。

上述背光源的问题是，由于红、绿和蓝LED是分开的，不容易获得颜色一致的背光源。采用深的背光源盒能改进颜色混合和/或在LED上应用特殊透镜。但是，这些方案昂贵并且增加了LCD的尺寸。

白光LED众所周知并可以用在一背光源盒内。对于理想的白光LED，仅需要使LCD屏幕的亮度一致，这相对来说容易达到。

一种白光LED是涂覆有YAG荧光体的蓝色LED，当被蓝色LED激发时YAG荧光体主要发出黄-绿光。YAG荧光体发出包括一些红光的一宽范围波长的光。部分蓝光透过YAG荧光体并和黄-绿光结合产生白光。YAG荧光体粉末可以和一液体粘结剂混合并沉积在蓝色LED上。然后粘结剂固化。这种白光LED存在的问题是，蓝和黄-绿光成分与LCD中的RGB滤光片不能很好的匹配，导致LCD低色域和低的光透过。例如，和绿、蓝组分相比，白光中的红组分较少。这种白光LED的另一个问题是，蓝色LED表面上的YAG荧光体的厚度和密度变化而导致颜色不均匀。

白光LED的另一个问题是，由于生产上的误差，蓝色LED的波长和亮度有变化。结果，即使荧光体涂覆很均匀时，白光LED的色点仍有变化。

可知，在蓝色LED管芯上粘贴一YAG荧光体片。但是，由于蓝色LED光谱分布的变化，所以白色色点变化。因此，任何结合了白光LED的背光源会使屏幕具有不均匀的颜色。

也可知，在蓝色LED上设置红和绿荧光体，其中蓝光透过荧光体产生白光。但是，难以控制RGB发光组分的幅度。涂覆在蓝色LED上的红和绿荧光体的厚度和密度可能有变化，以及一个LED与另一个上的红和绿荧光体的厚度和密度可能有变化，从而导致颜色不均匀。红和绿荧光体分散在液体粘结剂中沉淀，然后固化，或者用其他方法沉淀，例如电泳。

这就需要一种白光LED能提供具有高重复性色点的RGB组分，并且发出均匀白光。

发明内容

在此描述了几种用于LCD背光的白光LED的制造方法。在一实施例中，白光LED包括其上面粘贴预制的红色荧光体片和预制的绿色荧光体片的蓝色LED。通过预先制成红色和绿色荧光体层，每个片的厚度、化学成份、以及密度可以得到很精确地控制，并且在粘贴到LED上之前，能测试片的波长转换特性。典型地，每个片的厚度介于50-300微米。在一实施例中，为了形成薄片，将一可控量的荧光体粉末放入模子，并在一定压力下加热烧结在一起。制成的板所有的表面都很光滑。一种透明的粘结剂(binder)材料也可以用来控制荧光体的密度。

所述片可制成一大片然后切割或折断。所有得到的片是相同的。

采用硅树脂、低熔点玻璃、透明粘结剂或由透镜或其他机械固定器将每个片固定在LED上。

在另一实施例中，红色和绿色荧光体混合在一起，含有或没有粘结剂，然后在压力下加热制成单个片，其然后粘贴在蓝色LED上。