一种使用三基色(RGB)单元封装的LED光源的LCD背光系统技术方案

本发明专利技术提供一种使用三基色（ＲＧＢ）单元封装ＬＥＤ的ＬＣＤ背光系统，包括光源模块、反射箱和匀光器，其特征在于所述光源模块包括多个光源器件，每个光源器件由三基色的ＬＥＤ芯片构成，将三基色的ＬＥＤ封装在一个单元器件内，然后将该单元器件排列形成光源。其中每个ＬＥＤ光源的ＲＧＢ三色芯片可以独立驱动控制，以便三色光线在单元封装的结构中初步混光后达到要求的色温和亮度再发射到背光系统。匀光器包括折衍混和导光板，该导光扳基体本身是光折射元件，其表面有微小阶梯阵列结构。要得到更进一步的均匀化光，可用不同的散射层或增亮膜。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体光源的背光系统，具体涉及使用三基色单元封装LED并使用匀光器的LCD背光光源，其制备方法和用途。
技术介绍
随着超高亮LED的技术逐渐成熟，价格不断下降，因其采用三基色发光、色还原性好、耗电量低，再加上寿命长、短小轻薄、环保等优势，它已逐渐取代CCFL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。LED是一种引人注目的LCD背光源选择，尤其是在以红、绿、蓝LED构成白色时，能够改进显示屏前的颜色与亮度性能。如果以三原色LED作为LCD背光源，可以通过设计得到有三个光谱成份围绕其主波长；并能通过LCD屏亚象素消除其在峰值光谱外的所有光谱，因而在扩大色再现率时，还能实现高亮度，因而在这方面比CCFL更优越。由于多媒体、电视以及图表艺术等对白场显示的色温要求是不同的，这就需要视情况调节白场的色温；但是以CCFL为背光源的LCD难以控制其背光源的光谱分布，而为了得到对白场色温的良好控制，就得牺牲LCD的色再现性灰度动态范围。但LED能够通过分别暗化每种颜色LED的亮度来控制白场的色温，因而无疑在这方面要胜CCFL一筹。大尺寸LCD屏幕的使用寿命一般为5～6万小时，而目前CCFL背光源的寿命一般只有2万小时。LED产品的理论寿命为10万小时，考虑其他因素，实际使用寿命为5～6万小时，这就与LCD显示屏的要求相匹配。到目前为止，世界上用LED背光源做大尺寸液晶显示的企业屈指可数。而我国的LED背光源大尺寸液晶显示方面还是一片空白。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。但是由于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。显示屏的色阶受到限制，并且白场色温固定，与CCFL相同。使用单色LED的RGB背光也表现出了特别的缺点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。对于带有导光板的模块，导光板的表面必须增大；而对于反射箱结构，则厚度必须增大。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。总体来说，三类LED中，多色LED是彩色显示背光的最佳选择。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。目前LED背光系统的主流是采用单色LED光源+导光板的侧光式LED背光源。导光板是提高颜色均匀性的有效方法，但是由于光在板中传播的过程中有损失，它对光的利用率比较低。如果目标是电视机，其亮度至少应达到400～500cd/m2。因而为了得到高亮度，用LED在LCD屏幕后直接照明的方案优于使用导光板的方案。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，并且未提出使用多色LED作为光源。还有CN1558284，CN1383501以及JP8-211361，这些背光组件或系统使用的LED都是将单色芯片按照一定规律排列，然后进行混光来得到白光。这种方法的缺点是需要一定尺寸的距离来混光，否则不能得到比较均匀的白光。这就是说，现有技术的背光系统中，没有一个使用三基色LED在一个单元中的器件；也没有同时使用光的折射和衍射的匀光器。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种使用三基色(RGB)封装LED的LCD背光系统。本专利技术的背光系统包括，包括光源模块、反射箱和匀光器，其中所述光源模块包括多个光源器件，每个光源器件由三基色的LED芯片构成，将三基色的LED芯片封装在一个单元器件内，然后将该单元器件排列形成光源。本专利技术另一个目的是提供一种三基色单元封装LED的背光系统，其中每个LED光源的RGB三色芯片可以独立驱动控制，以便三色光线在单元封装的结构中初步混光后达到要求的色温和亮度再发射到背光系统，从而实现LCD背光系统的大范围显示色域和高亮度。并且每个LED光源里封装的红、绿、蓝三色芯片在额定工作电流时，主波长可以选择的范围分别是580～630nm，500～540nm，450～485nm。还可根据不同的设计方案和使用需要来确定RGB三色芯片的光学/电气特性(如主波长、光通量、光强及驱动电流、电压等)之间的匹配；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。本专利技术再一个目的是提供一种背光系统，其中使用匀光器，包括折衍混和导光板，安置在反射箱开口的一面，从而在光的射出表面得到均匀的光。所述折衍混和导光扳基体本身是光折射元件，其表面有微小阶梯阵列结构，从而构成得到光衍射的微光学阵列。目前的由多个RGB单色LED进行混光的背光源系统，需要各个LED的光通量等性能严格匹配，并且对混光、导光系统要求高，很容易出现混光不均匀、色温偏差等缺陷。使用三基色单元封装LED光源的LCD背光系统是直接背光结构，即三基色单元封装的LED光源排列后，使光线直接照射液晶面板的后表面。背光系统的结构包括光源模块1、反射箱2和匀光器3。光源模块由若干个上述的三基色单元封装LED光源11按一定规律、一定间距排列在同一个平面上，这些LED光源形成一个光轴方向相互平行的发光点阵。所述一定规律和间距是指按照用户要求来选择的，实际上是没有严格限制的。在一个优选实施方案中，放置光源模块使发光点阵位于反射箱2内，点阵发出的光线在反射箱内反射混和。通过间距规则的LED点阵排列和具有相应深度的反射箱实现显示表面上的均匀光照。反射箱的深度主要取决于LED的间距和发射角。要得到更进一步的均匀化光，可用不同的散射层或特殊增亮膜(BEF)，这些都是市场有售的产品，也是本领域技术人员所熟知的。如果对不同的膜加以合适的组合，可以减少反射箱的深度。直接背光主要应用在需要高亮度(＞500cd/m2)、中等尺寸和有限的空间的系统中。采用直接LED背光方案，颜色的均匀性仍然是关键问题。通常，LED排列紧密以利于混色，但是排列的越紧密，热源就越集中，需要复杂的散热结构。如果LED间距大一些，对散热就有利的多，但是颜色不均匀又成为问题。通过合适的设计在颜色和热量之间达到一个平衡。本专利技术采用三基色LED单元封装并采用匀光器就很好地解决了这个问题。单元封装使得尽早混光，大大减少混光距离。现有技术仅仅是将单色LED按照规律排列，是一种整体混光，则混光距离很大。就混光距离而言，同现有技术相比，在混光结构相同的情况下，本专利技术可缩短3.5倍；如果现有技术混光需要28mm，本专利技术仅仅需要8mm。这对减小成品仪器的厚度意义重大。另外，由于使用了匀光器，不但得到更加均匀的光，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用三基色（ＲＧＢ）封装ＬＥＤ的ＬＣＤ背光系统，包括光源模块、反射箱和匀光器；其特征在于所述反射箱是一个方形的箱体，反射箱的上方开口，底部开有若干小孔，所述光源模块中ＬＥＤ光源的位置相对应，反射箱内壁是光滑的反射面；所述光源模块包括多个光源器件，每个光源器件由三基色的ＬＥＤ芯片构成，将三基色的ＬＥＤ封装在一个单元器件内，然后将该单元器件排列形成光源；所述匀光器包括折衍混和导光板，安置在反射箱开口的一面，匀光器的折衍混和导光板的入射表面上开有若干凹槽，凹槽的位置和形状与铝基ＰＣＢ上的ＬＥＤ光源的位置和形状相对应。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李明远，陈迎春，肖俊，陈皓明，
申请(专利权)人：深圳市中电淼浩固体光源有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]