使用具有紅色和綠色磷光體的白色發光二極體的背光面板的製作方法
2023-06-13 06:33:26 2
專利名稱：使用具有紅色和綠色磷光體的白色發光二極體的背光面板的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於對顯示面板進行背光照明的背光面板，且更明確地說涉 及一種背光面板，其使用具有紅色和綠色磷光體的白色發光二極體作為光源，以增強色彩再現能力(color reproducibility)和發光度(luminance)。
技術背景例如液晶顯示器(liquid crystal display, LCD)的無源顯示裝置(passive display device)反射或吸收環境日光或室內光以在LCD面板上顯示圖像。茵此，使用者 需要環境日光或室內光來觀看所顯示的圖像。然而，在環境日光或室內光的強度 不足以照亮顯示面板的情況下，存在使用者無法觀看所顯示的圖像的問題。作為 此問題的替代方案，通常使用用於對顯示面板進行背光照明的背光面板。背光面板包含例如白熾燈、螢光燈或發光二極體(light emitting diode, LED) 的光源。從光源發射的光照亮LCD面板，且因此實現了圖像。同時，由於LED 具有優良的再現能力，所以其己經常用作背光光源。另外，由於LED是環保的， 所以預期將來其用途將進一步得以增加。圖1是說明用於使用發光二極體(LED)對LCD面板17進行背光照明的常 規背光面板的局部截面圖。參看圖1， LED陣列排列在印刷電路板1上。LED陣列是紅色LED 3r、綠色 LED3g和藍色LED 3b以預定間隔排列的陣列。LED以規則次序排列在印刷電路 板1上並構成LED模塊，且使用多個LED模塊對LCD面板17進行背光照明。每一 LED使用經設計以用於側部發光的透鏡，使得可幾乎在側部方向上輻射 較多的光。反射片5定位在LED的光離開表面下方。在反射片5的頂部上可形成反射層 5a。反射片5在向上方向上反射從LED發射的光。
此外，光透射層7定位在LED上方。光透射層7是從LED發射的光可透射 穿過的層。光透射層7通常由例如聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate, PMMA)的透明樹脂製成。光透射層7在對應於LED的位置處具備光遮蔽圖案9。 光遮蔽圖案9用於防止從LED向上發射的光穿透光透射層7並接著朝LCD面板 17行進。光遮蔽圖案9可由電渣重熔(eletroslagremelting， ESR)工藝形成。光透射層7與反射片5以預定間隔隔開，以界定第一間隙6a(其為空氣層)。 第一間隙6a是分別從LED 3r、 LED 3g和LED 3b發射的紅光、綠光和藍光彼此 混合的區域。擴散板11定位在光透射層7上方並與其隔開。擴散板11使入射在上面的光 發生擴散，以使光均勻。擴散板11與光透射層7彼此隔開預定間隔以界定第二間 隙10a (其為空氣層)。因此，透射穿過光透射層7的光在第二間隙10a內再次 混合，且所混合的光接著入射到擴散板11上。例如稜鏡片的亮度增強膜(brightness enhancement film， BEF) 13定位在擴 散板ll的頂部表面上。BEF 13可由具有分別在縱向和橫向方向上形成的向上稜 鏡的兩個片組成。另外，例如雙重亮度增強膜浮雕(dual brightness enhancement film-embossed, DBEF-E)的雙重亮度增強膜(dual brightness enhancement film, DBEF) 15定位在BEF 13的頂部表面上。BEF 13和DBEF 15將從擴散板11以較 大的展示角(showing angle)發射的光折射為具有較小展示角的光，使得光可入 射到LCD面板17上。因此，LCD面板的發光度增加。由於根據現有技術將紅色、綠色和藍色LED用作光源，所以可增強色彩再現 能力。然而，有必要混合從LED發射的光以便獲得均勻的光。因此，有必要通過 使用光遮蔽圖案9來防止從LED發射的光直接透射穿過光透射層7並朝擴散板 11行進。此外，需要例如第一間隙6a和第二間隙10a的空氣層。這些導致背光 面板的厚度增加。此外，當混合從LED發射的光時，產生光損耗。因此，應通過增加供應到 LED的電流量，通過使用較大數目的LED或通過使用BEF 13、 DBEF 15等來補 償這種光損耗。然而，在電流量增加或使用較大數目的LED的情況下，功率消耗 增加。具體來說，電流量的增加導致從LED產生的熱量增加，且光遮蔽層可能劣 化。另外，使用BEF使得進一步增加背光面板的總厚度，並增加背光面板的製造 成本
發明內容
技術問題本發明的目的是提供一種背光面板，其與常規背光面板相比具有較小厚度和 減少的製造成本。本發明的另一目的是提供一種背光面板，其與常規背光面板相比能夠增強其 發光度。技術解決方案.為了實現本發明的上述目的，提供一種使用具有紅色和綠色磷光體的白色發 光二極體的背光面板。根據本發明一方面的背光面板包含用於發射從側方向入射 的光的導光板(light guide plate)。導光板發射穿過其頂部表面的光。白色發光二 極管排列在導光板的一側以嚮導光板發射白光。白色發光二極體的每一者包含藍 色發光二極體晶片以及定位在藍色發光二極體晶片上方的紅色和綠色磷光體。此外，擴散板定位在導光板的頂部表面上方。因此，通過使用具有三種紅色、綠色 和藍色波長的白色發光二極體，可確保液晶顯示器的色彩再現能力，且還可減小 背光面板的厚度。此外，亮度增強膜和/或雙重亮度增強膜可定位在擴散板上方。亮度增強膜可 增強背光面板的發光度。根據本發明另一方面的背光面板包括具有頂部表面和底部表面的擴散板。白 色發光二極體距擴散板預定間隔地排列在擴散板的底部表面下方。每一白色發光二極體包含藍色發光二極體晶片以及定位在藍色發光二極體晶片上方的紅色和綠 色磷光體。此外，反射片定位在白色發光二極體的光離開表面下方，且還允許光 在與擴散板相對的方向上行進，以便反射向擴散板。因此，可確保液晶顯示器的 色彩再現能力，且還可減小光混合的空間或間隙，使得可減小背光面板的厚度。 此外，由於可通過使用用於向上發光的光源來增強發光度，所以可省略亮度增強 膜。另外，亮度增強膜和/或雙重亮度增強膜可定位在擴散板上方，以進一步增加 背光面板的發光度。優選的是，本發明的紅色磷光體是由從藍色發光二極體晶片發射的光激發以
輻射紅光的磷光體。紅色磷光體可以是基於鹼土金屬硫化物(alkali earth metal sulfide-based)的紅色磷光體，表示為通式Ax.aEuaGeSz，其中A是從由Ca和Sr組 成的群組中選出的至少一種元素；z=x+2;將x設定在2到5的範圍內；且將a/x 設定在0.0005到0.02的範圍內。優選的是，本發明的綠色磷光體是由從藍色發光二極體晶片發射的光激發以 輻射綠光的磷光體。綠色磷光體可以是基於硫化鎵酸鹽(thiogallate-based)的綠色磷 光體，表示為通式(A,.x.yEUx(M'o.5M"'o.5)y)B2S4，其中0<x, y, x+y<l; A是從由Ba、 Sr和Ca組成的群組中選出的至少一種元素；B是從由A1、 Ga和In組成的群組 中選出的至少一種元素；將x設定在0.01到0.1的範圍內；N^是從由Li、 Na和 K組成的群組中選出的至少一種元素；Mm是從由Sc、 Y、 Lu、 Gd和La組成的 群組中選出的至少一種元素；且將y設定在0.2到0.8的範圍內。有利效果根據本發明實施例，提供一種背光面板，其與常規背光面板相比具有較小厚 度和減少的製造成本。此外，提供一種背光面板，其與常規背光面板相比具有增 強的發光度。同時，在如現有技術中所述而使用紅色、綠色和藍色LED的情況下，LED 的壽命和劣化程度彼此不同。因此，應在LCD面板上安裝色彩傳感器(color sensor)，以檢測LED的劣化並執行補償工作。然而，由於本發明實施例中使用相 同種類的白色LED，所以LED的壽命和劣化大體上彼此類似。因此，不太有必要 使用色彩傳感器並執行補償工作。因此，可進一步簡化LCD面板的操作電路。
圖1是說明常規背光面板的截面圖。圖2是說明根據本發明一方面的背光面板的截面圖。圖3是說明根據本發明的所述方面的背光面板的另一實施例的截面圖。圖4是說明根據本發明另一方面的背光面板的截面圖。圖5是說明本發明的白色發光二極體的截面圖。
具體實施方式
下文中，將具體參看附圖描述本發明的優選實施例。以下實施例僅出於說明 性目的而提供，使得所屬領域的技術人員可充分理解本發明的精神。因此，本發 明不限於以下實施例，而是可以其它形式實施。附圖中，可能為了便於說明而誇 大組件的寬度、長度、厚度等。在本說明書和附圖中，相同的參考標號指示相同 元件。圖2是說明根據本發明的一方面用於對液晶顯示器面板37(下文中稱為"LCD 面板")進行背光照明的背光面板的截面圖。參看圖2，導光板27定位在LCD面板37下方。導光板27將從光源23 w發 射的光轉換成表面光，並接著將表面光向上發射向LCD面板37。導光板27可由 玻璃、例如透明丙烯酸樹脂(acryl resin)或聚碳酸酯樹脂(polycarbonate)或環 氧樹脂(epoxyresin)的透明樹脂等製成。必要時，導光板27的兩個表面均可加 工有多種圖案，例如V形凹槽、透鏡形狀、稜鏡形狀或全息照相圖案(hologram pattern)。此外，反射片25可定位在導光板27的底部表面上。白色發光二極體(下文中，稱為"LED")定位在導光板27的一側的鄰近處。 每一白色LED朝導光板27的所述側發射白光。白色LED可安裝在印刷電路板21 上，且多個LED可安裝在印刷電路板21上作為LED模塊。可通過印刷在印刷電 路板上的電路同時驅動安裝在印刷電路板21上的LED23 w。同時，LED可定位 在導光板27的兩側。因此，可進一步增強LCD面板37的發光度。白色LED 23 w包含藍色LED晶片以及綠色和紅色磷光體，所述綠色和紅色 磷光體定位在藍色LED晶片上方，以分別將藍光的一部分轉換成綠光和紅光。隨 後將參看圖5詳細描述白色LED 23 w。同時，光遮蔽壁29分別定位在白色LED 23w上方和下方。光遮蔽壁29防 止從白色LED23 w發射的光朝著除了導光板27的側部以外的區域行進。反射層 被塗覆在光遮蔽壁29的內壁上，以使入射在光遮蔽壁上的光能夠進行反射。此反 射層也可形成在印刷電路板21上的頂部表面上。擴散板31定位在導光板27的頂部表面上方。擴散板31可以是薄片。擴散板 31將從導光板27入射的光擴散成均勻的光。此外，亮度增強膜(BEF) 33禾口/或 雙重亮度增強膜(DBEF) 35可介於擴散板31與LCD面板37之間。BEF 33和 DBEF 35收集在某一展示角內從導光板27發射的光，以增加光的發光度。由於根據本發明的所述方面的背光面板安裝有白色LED，以使得能夠從LED
發射均勻的白光，所以與現有技術相比，無需用於使紅光、綠光和藍光彼此混合的空氣層。因此，可減小背光面板的厚度。此外，由於從白色LED發射的光直接 入射在導光板27上，所以可增強發光的發光度。因此，可省略BEF 33和DBEF35。 此外，在使用BEF的情況下，可進一步增強發光度。因此，還可減少所使用的 LED的數目。圖3是說明根據本發明的所述方面的背光面板的另一實施例的截面圖。 參看圖3，以與參看圖2所描述的方式相同的方式提供擴散板31、 BEF 33和 DBEF35，以及LCD面板37。下文中，將僅詳細描述圖2與3的背光面板之間的差異。導光板47定位在擴散板31下方。導光板47在其一側形成有接納凹槽47a， 以在接納凹槽47a中容納LED。如參看圖2所描述，導光板47可由玻璃、例如 透明丙烯酸樹脂或聚碳酸酯樹脂或環氧樹脂的透明樹脂等製成。此外，必要時， 導光板47的兩個表面均可加工有多種圖案，例如V形凹槽、透鏡形狀、稜鏡形 狀或全息照相圖案。此外，反射片25可定位在導光板的底部表面上。反射片25 可附接到導光板47的底部表面以延伸到其側部，並具有通孔，可穿過所述通孔在 導光板47的接納凹槽47a中接納LED。白色LED43w容納在接納凹槽47a中。白色LED是側視LED，其幾乎平行 於導光板47的頂部和底部表面(即，垂直於其側表面)而發射光。側視LED可 將所發射光的展示角調節為小於向上發光的LED的展示角，使得可減小導光板 47的厚度。白色LED可安裝在印刷電路板41上，且多個LED也可安裝在印刷電路板 41上作為LED模塊。可通過印刷在印刷電路板上的電路同時驅動安裝在印刷電 路板41上的LED43 w。同時，LED可定位在導光板47的兩側。因此，可進一步 增強LCD面板37的發光度。根據本實施例，安裝能夠將展示角調節得較小的惻視LED，使得可減小導光 板的厚度。圖4是說明根據本發明的另一方面的背光面板的截面圖。 參看圖4，擴散板61定位在LCD面板67下方。擴散板61具有頂部表面和 底部表面。BEF 63和Z或DBEF 65可介於擴散板61與LCD面板67之間。同時，白色LED 53 w距擴散板61某一間隔地排列在擴散板61的底部表面
下方。每一白色LED 53 w包含藍色LED晶片以及定位在藍色LED晶片上方的綠 色和紅色磷光體。隨後將參看圖5詳細描述白色LED53 w。每一白色LED 53 w朝擴散板61發射白光。白色LED可安裝在印刷電路板 51上，且多個LED可安裝在印刷電路板51上作為LED模塊。可通過印刷在印刷 電路板上的電路同時驅動安裝在印刷電路板51上的LED 53 w。多個LED模塊可 排列在擴散板61下方，以對LCD面板67進行均勻地背光照明。此外，反射片55定位在白色LED 53w的光離開表面下方。反射片55上可 形成有反射層55a。反射片55可由鋁片製成，並在上面塗覆有反射層55a。此外， 反射片55可如此圖所示附接到印刷電路板51上。反射片55與擴散板61彼此隔開預定間隔以界定對應於空氣層的間隙60a。 從白色LED 53 w發射的白光在間隙60a中彼此混合，並接著入射在擴散板61上。根據此方面的背光面板不使用額外的導光板。因此，擴散板61可厚於圖2 或圖3的擴散板31，使得從白色LED53 w發射的光可均勻。同時，由於根據此方面的背光面板使用與現有技術相反的俯視白色LED，所 以可省略形成有光遮蔽圖案9 (圖1)的光透射層7 (圖1)。此外，由於從白色 LED 53 w發射的光直接入射在擴散板61上，所以可減少光損耗，以使得可增強 LCD面板67的發光度。因此，由於可省略BEF 63和DBEF 65，所以還可減小背 光面板的厚度。圖5是說明本發明實施例中使用的白色LED 23w、 43w或53w的截面圖。 參看圖5，白色LED包含封裝主體71。可使用注射模製、按壓或加工技術形成封裝主體71，且明確地說使用塑料樹脂注射模製而成。封裝主體71形成有空腔，其暴露引線端子73。此外，空腔的側壁可以是以某一角度傾斜的傾斜表面。 引線端子73向外延伸以從封裝主體71突出。突出到外部的引線端子73連接到印刷電路板並電連接到外部電源。引線端子73可從外部彎曲，使得其可進行表面安裝。同時，散熱片75可附接到封裝主體71的底部。散熱片75用於將由LED芯 片77產生的熱量簡易地消散到外部。散熱片75可形成有基座和從基座的中心部 分向上突出的凸起部。凸起部插入到封裝主體71中並接著暴露於空腔。在封裝主 體71已形成有通孔之後，散熱片75可插入到封裝主體71的通孔中並安裝到封裝 主體71。或者，可通過定位引線端子73和散熱片75並接著使用插入模製技術形成封裝主體71，而將散熱片75附接到封裝主體71。散熱片75可與引線端子75 電隔離，或電連接到引線端子73的任一者。用於發射藍光的藍色LED晶片77安裝在散熱片75上。LED晶片77是基於 GaN、 InGaN或AlGalnN的發光二極體，且輻射波長為420 nm到480 nm的藍光。 LED晶片77具有用於與外部電源連接的兩個電極。所述電極可定位在LED 77的 同一側或相對側。如此圖所示，所述電極可通過粘合劑或接合線而電連接到引線 端子73。在電極形成在LED晶片77的同一側的情況下，LED晶片77和引線端 子73分別通過兩個接合線連接，使得所述LED晶片77和引線端子73可如此圖 所示進行電連接。另一方面，在電極定位在相對側的情況下，電極中的一者使用 導電粘合劑連接到散熱片75，且引線端子73中的一者通過接合線連接到散熱片 75，使得引線端子73和LED晶片77可彼此電連接。藍色LED晶片77上方定位有紅色磷光體81r和綠色磷光體81g，其由藍光激 發以分別輻射紅光和綠光，使得所輻射的光與從LED晶片77發射的藍光的一部 分混合以變成白光。紅色磷光體81r和綠色磷光體81g可塗覆在LED晶片77上， 或如此圖所示以包含在模製部件79中的狀態定位在模製部件79中。模製部件79 可由環氧樹脂或矽樹脂製成，且形成為單層或多層。舉例來說，紅色磷光體81r可以是基於鹼土金屬硫化物的紅色磷光體，而綠 色磷光體81g可以是基於硫化鎵酸鹽的綠色磷光體。更具體來說，基於鹼土金屬 硫化物的紅色磷光體表示為通式Ax-aEuaGeSz，其中A是Ca禾n/或Sr， z=x+2，將 x設定在2到5的範圍內，且將a/x設定在0.0005到0.02的範圍內。此外，基於硫化鎵酸鹽的綠色磷光體表示為通式(A^.yEUx(MV5Mm。.5)y)B2S4， 其中A是從由Ba、 Sr和Ca組成的群組中選出的至少一種元素，B是從由A1、 Ga和In組成的群組中選出的至少一種元素，且(Kx, y, x+y<l。優選的是，將x 設定在0.01到0.1的範圍內。同時，N^是從由Li、 Na和K組成的群組中選出的 至少一種元素，且M"'是從由Sc、 Y、 Lu、 Gd和La組成的群組中選出的至少一 種元素。優選的是，將y設定在0.2到0.8的範圍內。此類紅色磷光體81r和綠色磷光體81g通過以下方式獲得。即，根據所需組分稱出磷光體原材料(raw material)和催化劑原材料以具有預定混合比率，並通過使用球磨或例如瑪瑙研缽(agate mortar)的混合器在酒精溶劑內進行有效混合來充分混合成均勻混合物。接著，在烤箱中在IO(TC到15(TC的溫度下使混合物幹
燥1到2個小時。使用電爐在高純度的氧化鋁蒸發皿中在80(TC到130(TC的溫度 下且在H2S的氣氛下對經乾燥的混合物進行熱處理，以合成磷光體粉末並接著充 分磨碎所合成的磷光體粉末。根據粉末的光致發光(photoluminescence， PL)的測量結果，具有表達為 Sr(U6Euo.。4Y(u LiQ.3Ga2S4的典型組分的基於硫化鎵酸鹽的綠色磷光體在470 nm到 630 nm的範圍內展現出較強的光致發光光譜，而表達為SrussEutHHsCao.sGeSs的 基於鹼土金屬硫化物的紅色磷光體在520 nm到780 nm的範圍內展現出較強的光 致發光光譜。因此，可使用藍色LED晶片77和磷光體來輻射具有不同的紅色、 綠色和藍色波長的白光，且因此可增強LCD面板的色彩再現能力。同時，LED晶片77以及磷光體81r和81g由透鏡83覆蓋。所述透鏡83可形 成為多種形狀。舉例來說，為實施根據本發明的所述方面的俯視LED,透鏡83 可採取如此圖所示的凸透鏡形狀。此時，透鏡的曲率依據所需的展示角來確定。 同時，為了實施圖2所示的側視LED,透鏡設計成在側部方向上從LED晶片77 發射光。圖1展示此側視LED的實例，且其它側視LED可實施為多種透鏡形狀。
權利要求
1.一種背光面板，包括導光板，用於發射從側部方向入射的光，所述導光板發射的光穿過頂部表面；白色發光二極體，排列在所述導光板的一側，以向所述導光板發射白光；以及擴散板，定位在所述導光板的所述頂部表面上方，其中所述白色發光二極體中的每一者包含藍色發光二極體晶片以及定位在所述藍色發光二極體晶片上的紅色磷光體和綠色磷光體。
2. 根據權利要求1所述的背光面板，進一步包括處於所述擴散板上方的亮度 增強膜和/或雙重亮度增強膜。
3. —種背光面板，包括擴散板，具有頂部表面和底部表面；白色發光二極體，距所述擴散板預定間隔地排列在所述擴散板的所述底部表 面下方；以及反射片，定位在所述白色發光二極體的光離開表面下方，以允許光在與所述 擴散板相對的方向上行進，以反射向所述擴散板，其中所述白色發光二極體中的 每一者包含藍色發光二極體晶片以及定位在所述藍色發光二極體晶片上的紅磷光 體色和綠色磷光體。
4. 根據權利要求3所述的背光面板，進一步包括處於所述擴散板上的亮度增 強膜和/或雙重亮度增強膜。
5. 根據權利要求1到4中任一權利要求所述的背光面板，其中所述紅色磷光 體是基於鹼土金屬硫化物的紅色磷光體，表示為通式Ax.aEuaGeSz，其中A是從由 Ca和Sr組成的群組中選出的至少一種元素；z=x+2; x設定在2到5的範圍內； 且a/x設定在0.0005到0.02的範圍內。
6. 根據權利要求1到4中任一權利要求所述的背光面板，其中所述綠色磷光體是基於硫化鎵酸鹽的綠色磷光體，表示為通式(Ak.yEUx(M、.5M"'o.5)y)B2S4，其中0<x, y， x+y<l; A是從由Ba、 Sr和Ca組成的群組中選出的至少一種元素；B是 從由A1、 Ga和In組成的群組中選出的至少一種元素；x設定在0.01到0.1的範圍內；N^是從由Li、 Na和K組成的群組中選出的至少一種元素；M"t是從由Sc、 Y、 Lu、 Gd和La組成的群組中選出的至少一種元素；且y設定在0.2到0.8的範圍內。
7.根據權利要求1到4中任一權利要求所述的背光面板，其中所述紅色磷光 體是基於鹼土金屬硫化物的紅色磷光體，表示為通式Ax.aEuaGeSz，其中A是從由 Ca和Sr組成的群組中選出的至少一種元素；z=x+2; x設定在2到5的範圍內； 且a/x設定在0.0005到0.02的範圍內，且所述綠色磷光體是基於一硫化鎵酸鹽的綠色磷光體，表示為通式 (Ai,EUx(MV5M,5)y)B2S4，其中0<x, y, x+y<l; A是從由Ba、 Sr和Ca組成的群 組中選出的至少一種元素；B是從由A1、 Ga和In組成的群組中選出的至少一種 元素；x設定在0.01到0.1的範圍內；M'是從由Li、 Na和K組成的群組中選出 的至少一種元素；m"J是從由Sc、 Y、 Lu、 Gd和La組成的群組中選出的至少一 種元素；且y設定在0.2到0.8的範圍內。
全文摘要
本發明揭示一種使用白色發光二極體的背光面板。所述白色發光二極體包含藍色發光二極體晶片以及定位在所述藍色發光二極體晶片上的紅色和綠色磷光體。因此，由於可使用具有不同的紅色、綠色和藍色波長的白光來執行背光照明，所以可增強色彩再現能力。此外，由於可用單一發光二極體來實施白光，所以還可減小背光面板的製造成本和厚度。
文檔編號G02F1/13GK101151576SQ200680010332
公開日2008年3月26日 申請日期2006年3月13日 優先權日2005年3月31日
發明者姜錫辰, 柳承熱 申請人:首爾半導體株式會社