Led照明的lcd背光源結構的製作方法
2023-04-30 01:37:51
專利名稱：Led照明的lcd背光源結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種LCD光源裝置，尤其是一種LED照明的LCD背光源結構。
背景技術：
目前液晶顯示器朝著大尺寸，高清晰度發展，對其光源要求進一步提高。由於LED背光源具有亮度高、色純度高、壽命長、適應性強、可靠性好、成本低、易於產業化等多種優點，已逐漸取代傳統的CCFL光源。隨著技術的發展，LED將成為LCD理想的背光源，佔據大尺寸LCD背光源的主導地位。
現有的LCD背光源，特別是大尺寸LCD背光源，一般採用直下式。如圖1所示，它包括一支架11，一以紅、藍、綠三色LED燈組合為單元的二維陣列13，一擴散板14以及一光學膜組15。通過增加支架11盒體的高度，LED發出的紅、藍、綠三色光，經過側壁和底面反射面12的反射，再經過擴散板的作用，實現光顏色和強度的均勻，得到較一致的白光。接著白光經過濾色膜17後進入液晶18，最後通過液晶的調製實現彩色圖像的顯示。但是，由於要求紅、藍、綠三基色的混光均勻，同單元內的大功率紅、藍、綠LED勢必要挨的很近，如圖2所示，LED單元22由1個紅色LED、兩個綠色LED、1個藍色LED組成，這使散熱難度增加。同時也需增加支架盒體高度來進一步提高光的顏色和強度均勻度，使液晶顯示器的厚度增加；更為重要的是，濾色膜使經過它的光損失66％，大大降低了光利用率，嚴重影響LCD顯示器的亮度，尤其是對大尺寸LCD顯示器。
發明內容
本發明的目的在於，提供一種LED照明的LCD背光源結構，它能為LCD顯示器提供更高的亮度，而且有利於減小顯示器的厚度和LED燈的散熱。
為了實現上述目的，本發明提供一種LED照明的LCD背光源結構，其特徵在於，包括一支架，該支架是一個底面連著散熱板的頂端具開口的盒體，盒體內側壁和內底面均為反射面；一二維排布的單色LED陣列，該單色LED陣列製作在支架上，排布在支架內底面上；一擴散板，該擴散板製作在二維排布的單色LED陣列上方；一光學膜組，該光學膜組是稜鏡膜和擴散膜的組合，該光學膜組製作在擴散板上；以及一螢光粉薄層，該螢光粉薄層製作在光學膜組上。
其中的二維排布的單色LED陣列所用的LED燈是單色的。
其中二維排布的單色LED陣列所用的LED燈是大功率的紫外LED燈或者是藍色LED燈。
其中螢光粉薄層包括一襯底，在襯底上刻有柵槽，該柵槽是條狀的或者是點陣的，並且對應於LCD象素。
其中所用的LED燈是大功率的紫外LED時，該柵槽中依次填充有藍、綠、紅三種顏色的螢光粉。
其中所用的LED燈是大功率的藍光LED時，該柵槽中間隔依次填充有綠、紅兩種顏色的螢光粉。
其中所用藍色LED燈的波長為440nm-480nm。
本發明一種LED照明的LCD背光源結構，其特徵在於，包括一支架，該支架是一個底面連著散熱板的頂端具開口的盒體，盒體內側壁和內底面均為反射面；一個二維排布的單色LED陣列，該二維排布的單色LED陣列製作在支架上，排布在支架內底面上；
一擴散板，該擴散板製作在二維排布的單色LED陣列上方；一光學膜組，該光學膜組是稜鏡膜和擴散膜的組合，該光學膜組製作在擴散板上；一螢光粉薄層，該螢光粉薄層製作在光學膜組上； 以及一濾色膜，該濾色膜製作在螢光粉薄層上。
其中的LED陣列所用的LED燈是單色的。
其中二維排布的LED陣列所用的LED燈是大功率的紫外LED燈或者是藍色LED燈。
其中螢光粉薄層包括一襯底，在襯底上刻有柵槽，該柵槽是條狀的或者是點陣的，並且對應於LCD象素。
其中所用的LED燈是大功率的紫外LED時，該柵槽中依次填充有藍、綠、紅三種顏色的螢光粉。
其中所用的LED燈是大功率的藍光LED時，該柵槽中間隔依次填充有綠、紅兩種顏色的螢光粉。
其中所用藍色LED燈的波長為440nm-480nm。
本發明的有益效果是由於採用的是單色LED，所以LED在支架內底面上可以均勻排列，有利於LED的散熱，提高光強均勻度，使得顯示器的厚度可以設計的更薄；由於使用了螢光粉薄層，單色光經過它時激發出紅、藍、綠三基色，再經過相應濾色膜時，就可以獲得很高的透過率，或者不設濾色膜，三基色直接進入液晶，使顯示器獲得更高的亮度。
為進一步說明本發明的具體技術內容，以下結合實施例及附圖詳細說明如後，其中圖1是傳統LED照明的LCD背光源結構簡圖。
圖2是傳統LED照明的LCD背光源中LED燈在支架內底面的排布簡圖。
圖3是本發明LED照明的LCD背光源中ED燈在支架內底面的排布簡圖。
圖4是使用三種顏色螢光粉的局部放大結構圖。
圖5是使用兩種顏色螢光粉的局部放大結構圖。
圖6是本發明第一實施例LED照明的LCD背光源結構無濾色膜時的結構示意圖。
圖7是本發明第二實施例LED照明的LCD背光源結構有濾色膜時的結構示意圖。
具體實施例方式
首先請參閱圖6，為本發明的第一實施例，本發明一種LED照明的LCD背光源結構，包括
一支架61，該支架61是一個底面連著散熱板的頂端具開口的盒體，盒體內側壁和內底面均為反射面62；一二維排布的單色LED陣列63，該單色LED陣列63製作在支架61上，排布在支架6內底面上；其中的二維排布的單色LED陣列63所用的LED燈是單色的，該二維排布的單色LED陣列63所用的LED燈是大功率的紫外LED燈或者是藍色LED燈；其中所用藍色LED燈的波長為440nm-480nm；一擴散板64，該擴散板64製作在二維排布的單色LED陣列63上方；一光學膜組65，該光學膜組65是稜鏡膜和擴散膜的組合，該光學膜組65製作在擴散板64上；以及一螢光粉薄層66，該螢光粉薄層66製作在光學膜組65上，該螢光粉薄層66包括(請參閱圖4及圖5)一襯底41，在襯底41上刻有柵槽411，該柵槽411是條狀的或者是點陣的，並且對應於LCD象素，其中所用的LED燈是大功率的紫外LED時，該柵槽411中依次填充有藍42、綠43、紅44三種顏色的螢光粉；其中所用的LED燈是大功率的藍光LED時，該柵槽411中間隔依次填充有綠43、紅44兩種顏色的螢光粉。
請參閱圖7，為本發明的第二實施例，本發明一種LED照明的LCD背光源結構，包括一支架61，該支架61是一個底面連著散熱板的頂端具開口的盒體，盒體內側壁和內底面均為反射面62；一個二維排布的單色LED陣列63，該二維排布的單色LED陣列63製作在支架61上，排布在支架61內底面上；一擴散板64，該擴散板64製作在二維排布的單色LED陣列63上方；其中的LED陣列63所用的LED燈是單色的；其中二維排布的LED陣列63所用的LED燈是大功率的紫外LED燈或者是藍色LED燈；其中所用藍色LED燈的波長為440nm-480nm；一光學膜組65，該光學膜組65是稜鏡膜和擴散膜的組合，該光學膜組65製作在擴散板64上；一螢光粉薄層66，該螢光粉薄層66製作在光學膜組65上，其中螢光粉薄層66包括(請參閱圖4及圖5)一襯底41，在襯底41上刻有柵槽411，該柵槽411是條狀的或者是點陣的，並且對應於LCD象素；其中所用的LED燈是大功率的紫外LED時，該柵槽411中依次填充有藍42、綠43、紅44三種顏色的螢光粉；其中所用的LED燈是大功率的藍光LED時，該柵槽411中間隔依次填充有綠43、紅44兩種顏色的螢光粉；以及一濾色膜70，該濾色膜70製作在螢光粉薄層66上。
也就是說本發明的第一實施例及第二實施例的區別為，第二實施例比第一實施例僅僅增加了一層濾色膜70。
請再參閱圖6所示，為本發明的第一實施例，本發明提供一種LED照明的LCD背光源結構。它包括一支架61，一個二維排布的單色LED陣列63，一擴散板64，一光學膜組65以及一螢光粉薄層66。其中，該支架61是一個底面連著散熱結構的頂端開口的盒體，散熱結構是幾個散熱鋁基板的拼裝而成，它能夠及時有效地把由大功率LED組成的LED陣列63在工作中所產生的熱量消散掉；支架內壁及底面62均為反射面，其藍光波段或近紫外波段的反射率很高，能夠把LED陣列63所發的藍光或紫外光在支架61盒體中有效的來回反射，是單色光得到初步勻光，最後絕大部分能入射到擴散板中。一個二維單色LED陣列63均勻排布在支架61內底面上，每個LED燈的散熱底座可以通過導熱膠緊密的粘貼在支架61的散熱散熱底面上，二維單色LED陣列63使用的LED燈產生的熱量能有效的通過底面散熱結構消散，使溫度維持在LED燈正常工作溫度以下。根據LED燈的光強分布曲線類型，可以採用朗伯型LED燈，也可以採用邊發射型LED燈以達到更好勻光效果。其發出來的單色光經過支架61的反射面62反射後，絕大部分光較均勻地入射到擴散板64，擴散板64對入射光進一步勻光；光學膜組65位於擴散板64上，是一組或幾組擴散膜和稜鏡膜的組合，對擴散板64的出射光進一步勻光和增大在垂直擴散板64方向上的光強；從光學膜組65出射的光均勻地入射到螢光粉薄層66，螢光粉薄層66的螢光粉圖形或條形或點陣，且對應於液晶顯示屏68上的象素，激發螢光粉得到紅、藍、綠三基色光。三基色螢光粉的發射峰經過選擇優化，由其激發出來的紅、藍、綠三基色光入射到液晶顯示屏68，完成對液晶顯示屏68的照明，使LCD得到較好的色彩飽和度與很高的亮度，色彩飽和度達NTSC的110％以上，亮度則達到500Nit以上。其中所用藍色LED燈的波長為440nm-480nm，最佳為460nm。
請參閱圖7所示，為本發明的第二實施例，該第二實施例與第一實施例基本相同，只是由於螢光粉薄層66出射的光混有少量雜光，或者光譜不夠窄，為了得到更好的色彩飽和度，可以在螢光粉薄層66加上濾色膜70，如圖7所示，同時也能夠獲得很好的亮度。
而本發明為避免傳統的背光源的缺點，如採用紅、藍、綠三色LED燈，以一個紅的、一個藍的和兩個綠的LED燈組成一LED單元22，為保證混光均勻，單元內的LED必須挨得很近以及LED單元間隔很大，單元內LED燈的小間隔不利於散熱，而單元間的大間隔則勻光的難度增加。本發明的LED燈採用的是單色LED燈32(如圖3所示)，不存在混光的問題，LED燈32均勻地分布在支架31底面上，散熱效果和光的均勻性明顯改善。
本發明LED照明的LCD背光源用的單色LED燈可以用紫外LED燈，其對應的螢光粉薄層66如圖4、圖5所示，襯底41上有柵槽411，柵槽411的寬約50um，周期約300um，再在襯底41的光入射面及槽壁上蒸鍍反射膜，然後再依次往柵槽411內注入溶有藍42、綠43、紅44螢光粉的環氧樹脂；或也可以用藍色LED燈，其對應的螢光粉薄層66(如圖5所示)，在襯底41上有柵槽411，寬約50um，周期約300um，再在襯底41的光入射面及槽壁上蒸鍍反射膜，然後再依次往柵槽411內注入溶有綠43、紅44螢光粉和透明的環氧樹脂。
以上是本發明的舉例，依照本發明原理所作的等效的結構變化均應包含在本發明的權利要求內。
權利要求
1.一種LED照明的LCD背光源結構，其特徵在於，包括一支架，該支架是一個底面連著散熱板的頂端具開口的盒體，盒體內側壁和內底面均為反射面；一二維排布的單色LED陣列，該單色LED陣列製作在支架上，排布在支架內底面上；一擴散板，該擴散板製作在二維排布的單色LED陣列上方；一光學膜組，該光學膜組是稜鏡膜和擴散膜的組合，該光學膜組製作在擴散板上；以及一螢光粉薄層，該螢光粉薄層製作在光學膜組上。
2.如權利要求1所述的LED照明的LCD背光源結構，其特徵在於，其中的二維排布的單色LED陣列所用的LED燈是單色的。
3.如權利要求2所述的LED照明的LCD背光源結構，其特徵在於，其中二維排布的單色LED陣列所用的LED燈是大功率的紫外LED燈或者是藍色LED燈。
4.如權利要求1所述的LED照明的LCD背光源結構，其特徵在於，其中螢光粉薄層包括一襯底，在襯底上刻有柵槽，該柵槽是條狀的或者是點陣的，並且對應於LCD象素。
5.如權利要求3所述的LED照明的LCD背光源結構，其特徵在於，其中所用的LED燈是大功率的紫外LED時，該柵槽中依次填充有藍、綠、紅三種顏色的螢光粉。
6.如權利要求3所述的LED照明的LCD背光源結構，其特徵在於，其中所用的LED燈是大功率的藍光LED時，該柵槽中間隔依次填充有綠、紅兩種顏色的螢光粉。
7.如權利要求3所述的LED照明的LCD背光源結構，其特徵在於，其中所用藍色LED燈的波長為440nm-480nm。
8.一種LED照明的LCD背光源結構，其特徵在於，包括一支架，該支架是一個底面連著散熱板的頂端具開口的盒體，盒體內側壁和內底面均為反射面；一個二維排布的單色LED陣列，該二維排布的單色LED陣列製作在支架上，排布在支架內底面上；一擴散板，該擴散板製作在二維排布的單色LED陣列上方；一光學膜組，該光學膜組是稜鏡膜和擴散膜的組合，該光學膜組製作在擴散板上；一螢光粉薄層，該螢光粉薄層製作在光學膜組上；以及一濾色膜，該濾色膜製作在螢光粉薄層上。
9.如權利要求8所述的LED照明的LCD背光源結構，其特徵在於，其中的LED陣列所用的LED燈是單色的。
10.如權利要求2所述的LED照明的LCD背光源結構，其特徵在於，其中二維排布的LED陣列所用的LED燈是大功率的紫外LED燈或者是藍色LED燈。
11.如權利要求8所述的LED照明的LCD背光源結構，其特徵在於，其中螢光粉薄層包括一襯底，在襯底上刻有柵槽，該柵槽是條狀的或者是點陣的，並且對應於LCD象素。
12.如權利要求10所述的LED照明的LCD背光源結構，其特徵在於，其中所用的LED燈是大功率的紫外LED時，該柵槽中依次填充有藍、綠、紅三種顏色的螢光粉。
13.如權利要求10所述的LED照明的LCD背光源結構，其特徵在於，其中所用的LED燈是大功率的藍光LED時，該柵槽中間隔依次填充有綠、紅兩種顏色的螢光粉。
14.如權利要求10所述的LED照明的LCD背光源結構，其特徵在於，其中所用藍色LED燈的波長為440nm-480nm。
全文摘要
本發明一種LED照明的LCD背光源結構，包括一支架，該支架是一個底面連著散熱板的頂端具開口的盒體，盒體內側壁和內底面均為反射面；一二維排布的單色LED陣列，該單色LED陣列製作在支架上，排布在支架內底面上；一擴散板，該擴散板製作在二維排布的單色LED陣列上方；一光學膜組，該光學膜組是稜鏡膜和擴散膜的組合，該光學膜組製作在擴散板上；以及一螢光粉薄層，該螢光粉薄層製作在光學膜組 上。
文檔編號G02F1/1335GK101086577SQ200610012128
公開日2007年12月12日 申請日期2006年6月7日 優先權日2006年6月7日
發明者梁萌, 王國宏, 範曼寧, 郭德博 申請人:中國科學院半導體研究所