用于背光的具有荧光体片的白光LED制造技术

描述了一种用于背光照射或相反地照亮ＬＣＤ（１０）的白光ＬＥＤ（２０），其包括一上面粘贴一预制成的红色荧光体片（２６）和一预制成的绿色荧光体片（２８）的蓝光ＬＥＤ（２２）。在一实施例中，为了形成薄片，将一可控量的荧光体粉末（３４）放入模子，并在一定压力下加热烧结在一起。所述片的所有的表面都可以做的很光滑。ＵＶ　ＬＥＤ（４３）也能和红（４４）、绿（４５）和蓝（４６）荧光体片结合使用。所述ＬＥＤ管芯的颜色和亮度变化，并根据光输出特性进行面元分组。具有不同特性的荧光体片和面元分组的ＬＥＤ管芯匹配以生成具有一致白点的用于液晶显示器的背光源的白光ＬＥＤ。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术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。
技术介绍
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。本专利技术的实施例提供了 一种采用白光背光照明的彩色 透射LCD。图l是现有技术的包括采用LED作为背光源(backlight) 12的彩 色透射LCDIO。背光源包括产生合成白光的红、绿和蓝光LED14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颜色滤光片的光镨分布很好地相对应。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勻的颜色。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，从而导致颜色不均勻。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。
技术实现思路
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。制成的红/绿片可能具有多种特性。测试蓝色LED的颜色和亮度然 后根据它们的光输出特性进行区分。红/绿片和蓝色LED的每个面元 (bin)相匹配以致于LED和片结合产生一致的预定的白色点(RGB平 衡)。对用于LCD背光源的白光LED，通过荧光体特性进行适当地选择， LCD的透过RGB滤光片输出的红、绿和蓝组分^:调和形成预定的白色点。在另一实施例中，红色荧光体片和YAG荧光体结合以将蓝色LED 光转换为具有更好RGB平衡(balance)的暖白光。除了蓝色LED，也 能采用UV LED,以及红、绿和蓝荧光体片粘贴在LED上。通过荧光体进行适当地选择，所得的白光LED具有用于LCD的理想 RGB组分，以得到高色域、透过LCD的高光透射以及一致的白色点。完 全或基本上去掉了背光源中颜色混合的要求。白光LED也能用于投射 式显示，其中液晶层和滤光片调节投射的光。附图说明图1是现有技术中的采用分离的红、绿和蓝LED作为白色光源的彩 色透射LCD的截面图。图2是根据本专利技术的一实施例的采用蓝色LED的白光LED的侧面 图，该蓝色LED可用来替代图1中的每个LED。图3是合适的红色和绿色荧光体的吸收和发射光谱。图4是制作荧光体片的示意图。图5是根据本专利技术另一实施例的采用蓝色LED的白光LED的侧面 图，该蓝色LED可用来替代图1中的每个LED。图6是根据本专利技术另一实施例的采用UVLED的白光LED的侧面图， 该UV LED可用来替代图1中的每个LED。图7是红、绿和蓝片与面元式(binned)蓝色LED或UV LED相匹 配的各个步骤流程图。图8是背光源中采用排列成二维阵列的白光LED直接照亮LCD层的 LCD截面图。图9A和9B是LCD的另一实施例，其中具有在狭窄的背光源盒中的 线型阵列的白光LED以及楔形反射镜用于照亮LCD层。图IO是背光源中白光LED阵列的俯视图，其中基于LCD需显示的 图像来调节每个LED的出射光来得到图像中更宽的动态亮度范围。相同或相似的部件使用相同的附图标记。具体实施方式图2是根据本专利技术一实施例形成的白光LED 20的侧面图。 一常用 蓝色LED 22通过使用焊料块25或其他方式焊接在一基台(surmount) 24上。基台24表面具有和LED电直接连接的金属接线盘(contact pad )。接线盘连接到设置在基台边缘或下表面的导体而和电源例如电流源连 接。采用AlInGaN材料制成LED 22,并优选地发射出波峰"O-WOnm的蓝光而和LCD内的常用蓝色滤光片的光谱分布相匹配。也被认为是 蓝色的其他发射波长也是合适的，例如440-480nm。蓝色LED 22的顶 表面可以是任何尺寸，典型尺寸等于或小于lmm2。位于LED 22上的是一红色荧光体片26和一绿色荧光体片28。每 个片的尺寸和LED 22本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于显示装置的发光装置包括：　白光ＬＥＤ（发光二极管），其包括：　ＬＥＤ管芯，它发射峰值波长低于大约４８０ｎｍ的光；　荧光体层，在被ＬＥＤ管芯发射的光激励时发射峰值波长介于５１０和５７０ｎｍ之间的绿光或黄－绿光；以及至少一个基本上平的荧光体片，在被ＬＥＤ管芯发射的光激励时发射峰值波长介于５９０和６６０ｎｍ之间的至少橙－红光或红光，所述荧光体片附着在ＬＥＤ管芯上，该至少一个荧光体片在附着到ＬＥＤ元件上之前已经制成，　所述白光ＬＥＤ通过组合橙－红光或红光、绿光或黄－绿光以及峰值波长介于４３０和４８０ｎｍ之间的蓝光来发射白光；和　照明模块，包括至少一个所述白光ＬＥＤ，该模块照射一个像素化光调节器，该调节器控制至少红、绿和蓝子像素，所述白光ＬＥＤ发射的橙－红光或红光、绿光或黄－绿光和蓝光组份的峰值波长与红、绿和蓝色子像素的最大光输出条件在一定波长范围内大致匹配。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：G哈伯斯，SJA比尔休詹，M普格，
申请(专利权)人：飞利浦拉米尔德斯照明设备有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]