[发明专利]具有LED磷光体的LCD背面照明

说明书

技术领域

本发明涉及具有包含白光源的背面照明(backlighting)系统的液晶显示器，所述白光源包括半导体二极管和包含至少两种磷光体的组合的磷光体层，其中至少一种磷光体发射红光并且至少一种磷光体发射绿光。本发明还涉及背面照明系统及其制造方法。

背景技术

液晶显示器(LCD)是无源显示系统，即，其本身不发光。这些显示器基于的原理为光是否通过液晶层。这意味着需要外部光源来产生图像。在反射型液晶显示器中，利用环境光作为外部光源，这意味着原则上不需要背面照明。在透射型液晶显示器中，在背面照明系统中产生光。同时，其中透反射器(transflector)通常位于背向观察者的起偏振器之后的透反射型液晶显示器(同时发生透射和反射)同样具有重要应用。其中的每一个像素被分为反射子像素和透射子像素，它们的相关的液晶层的厚度近似为1∶2的比率。反射部件利用环境光工作并具有例如由铝制成的反射基底层。透射部件的表现例如类似TN(＝扭转向列)基元(cell)并能够通过可被开启的背面照明(尤其在差的外部光情况下)获得必需的对比度。因为尤为省电，因此现今后者被用于例如PDA、游戏机(掌上游戏机(GameBoy))、数字照相机的取景器或用于(廉价)笔记本中。

在液晶显示器中，通过例如在滤色器的帮助下将来自背面照明的白光过滤为原色蓝、绿和红色，可以产生像素的原色。显示器能够产生的色空间(其对于颜色的显示是重要的)受蓝、绿和红原色的纯度的限制。在CIExy色图中，显示器的红、绿和蓝原色形成三角形，该三角形指示出该显示器可以显示的色空间。显示器不能显示在该色空间之外的颜色。

在液晶显示器中，由下列因素决定色空间：

首先是用于背面照明的光源和LCD面板自身的结构：屏幕的每一个像素由红、绿和蓝色区域构成。通过使来自背面照明的白光透射通过滤色器场而产生这些区域的颜色。滤色器是显示器的色空间的一个决定因素。宽带发光源通常用于LCD背面照明，所述宽带发光源为例如CCFL(冷阴极荧光灯＝Hg低压冷阴极放电灯)或氙放电灯，其发射具有不希望的颜色分量(例如，橙色、黄色和青色)的宽色谱。为了使屏幕可以显示的色空间最大化，仅仅需要尽可能高纯度的红色、绿色和蓝色。这些原色必须是饱和的，因为来自主光源的白光被滤色器重新分成原色。

为了扩大色空间，在该情况下需要通过使用附加的滤色器将来自背面照明的光转变为包括较窄带的蓝、绿和红色分量的谱。除了该类型的附加滤色的技术复杂性之外，还会极大地减小光通量，导致屏幕亮度下降。

由于需要附加的复杂的滤色器，CCFL会导致色空间受限制且使屏幕亮度下降，因此，为了回避宽带背面照明的这些缺点，最近已经用LED阵列来代替CCFL。这些阵列由发射比CCFL窄得多的带谱的蓝、绿和红光LED构成。出于该原因，因为仅需要简单的滤色器，因此显示器可以显示的色空间更大并且可获得的亮度也更大。其具有的另外的优点为显示器的更高的能量效率，这是因为LED的背面照明透射率(70％)显著大于CCFL(5％)。此外，LED背面照明具有显著长于CCFL的寿命(LED为100,000工作小时，而CCFL为5000工作小时)，并且在LED中不采用在CCFL中不可或缺的水银。

然而，将蓝、绿和红光LED用于背面照明的缺点在于，LED的半导体芯片是不同的：InGaN用于蓝光，InGaN同样用于绿光(但In含量更高)，而InGaAlP用作红光的基础材料。这三种材料呈现不同的发光效率并具有不同的劣化特性。结果，需要采用复杂的主动控制系统，该控制系统通过用于LED寻址的控制电路而使得由蓝、绿和红光LED常数的白光的色点保持恒定。

用于背面照明中的每一个单独的LED(最高为几千个LED)的该复杂的主动控制系统导致装配有LED的LCD TV屏幕的成本比装配有CCFL的屏幕昂贵4-10倍。

高价格妨碍了质量好得多的LED背面照明占有市场。

WO 02/095791描述了一种装配有气体放电灯(冷阴极灯或Xe放电灯)作为白光源的液晶屏幕，其包括包含有发射红、绿和蓝光的磷光体的组合的磷光体层。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种液晶显示器，其装配有背面照明系统，所述背面照明系统具有至少一个白光源，所述白光源包括至少一个半导体二极管和至少一个磷光体层，所述磷光体层包括至少两种磷光体的组合，其中至少一种磷光体发射红光并且至少一种磷光体发射绿光。