專利名稱：一種具有高色飽和度的液晶顯示器用的led背光源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種液晶顯示器的背光源。
背景技術(shù)：
液晶顯示屏是當(dāng)今中、小面積顯示屏的主流，但液晶是一種被動式顯示屏，它自身不會發(fā)光，需要依賴外界的光照才能顯示文字和圖像，現(xiàn)在外界光照的來源主要是依靠屏四周的CCFL燈管從側(cè)面把光引入，再經(jīng)過勻光機構(gòu)讓液晶屏有一個亮度均勻的光照。近年來LED的進展使得許多液晶屏生產(chǎn)廠家用LED替代CCFL，照射的形式有仿照 CCFL燈管從側(cè)面進光的，也有在液晶屏的背面裝上LED發(fā)光板作為外照光源，業(yè)內(nèi)統(tǒng)稱為 LED背光源，無論哪種照射形式用的LED基本上是以下兩種。A —般的白光LED這種白光LED是由發(fā)藍光的LED芯片加上黃色熒光粉構(gòu)成的，它的光譜中紅光的成分極少，所以做成液晶顯示屏后，它的色飽和度僅為72 75%，色彩不夠理想。B: RGB 的白光 LED紅、綠、藍三種顏色按3 6 1的比例混和后，也能形成白光，用這種LED作液晶屏的背光源后，顯示色彩的能力就強多了，可以達到85%左右，但是由于LED發(fā)光芯片是半導(dǎo)體器件，其所發(fā)出的是單色光，所占光譜很窄，所以顯示的色彩仍不能令人滿意。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題和提出的技術(shù)任務(wù)是對現(xiàn)有技術(shù)方案進行完善與改進，提供一種具有高色飽和度的液晶顯示器用的LED背光源，以達到能在人眼的視覺敏感區(qū)內(nèi)形成類日光光譜分布的白光光源，提高液晶顯示屏色彩飽和度的目的。為此，本實用新型采取以下技術(shù)方案。一種具有高色飽和度的液晶顯示器用的LED背光源，包括底座、設(shè)于底座上的LED 芯片、用于承載底座和散熱的背光板、與LED芯片電連接的驅(qū)動裝置，其特征在于所述的 LED芯片至少包括5種不同發(fā)光波長的芯片，芯片發(fā)光波長涵蓋450 680nm，相同發(fā)光波長的芯片連接成芯片組；所述的驅(qū)動裝置包括微處理器、與微處理器連接的復(fù)數(shù)個和芯片組數(shù)量對應(yīng)的恒流驅(qū)動電路、用于對微處理器及驅(qū)動電路供電的電源；每一芯片組由對應(yīng)的PWM驅(qū)動電路單獨供電以單獨控制每個芯片組電流。一組中芯片的數(shù)量根據(jù)需要的亮度和驅(qū)動電源決定，人眼能感知的光譜波長段為380 780nm，然而實際上，在450nm以下， 680nm以上波長的光，人眼的感光靈敏度已很低，若光源發(fā)出光的波長能涵蓋450 680 nm 就可以很好地滿足人眼對色彩的感覺。各種不同光色的LED芯片，它的光譜在1/2功率處有20 30nm的寬度，在1/4處有40 60nm的寬度，也就是說單獨一種芯片是一個尖峰形的光譜。在450 680 nm波長段內(nèi)由至少用5種不同發(fā)光波長的芯片組合發(fā)光，形成類日光的連續(xù)發(fā)光光譜，用這種LED作背光源可提高液晶屏的色彩飽和度；每一芯片組由單獨的恒流驅(qū)動電路供電，調(diào)節(jié)每種芯片的電流可改變它輸出的光強，從而改變發(fā)出光的相關(guān)色溫，便于調(diào)節(jié)對比度、亮度和色飽和度。驅(qū)動電路調(diào)節(jié)電流的階差為最大電流的1/256或 1/16，便于調(diào)節(jié)對比度、亮度和色飽和度。作為對上述技術(shù)方案的進一步完善和補充，本實用新型還包括以下附加技術(shù)特征。微處理器通過有線或無線通訊方式連接一用于控制芯片組供電電流的控制裝置； 所述無線通訊方式為紅外線通訊、射頻通訊或超聲波通訊?？刂菩盘柨赏ㄟ^有線或無線方式送至微處理器，微處理器接受命令后通過調(diào)節(jié)占空比來改變PWM驅(qū)動電路的輸出電流，LED芯片由6種發(fā)光波長的芯片組成，相鄰芯片組的發(fā)光峰值波長間隔在20 55nm,芯片的表面覆有用于混光的漫反射層。LED芯片波長可分別為455nm、475 nm、525nm、 580nm、625nm、640nm，相鄰芯片組的發(fā)光峰值波長間隔在20 55nm，芯片的表面覆有用于混光的漫反射層。由此六種芯片組成的一個LED，發(fā)出具有連續(xù)光譜的類日光的白光。LED芯片由5種不同發(fā)光波長的芯片組成，在芯片的表面覆有用于混光的漫反射層，所述的漫反射層為光轉(zhuǎn)換材料層。由光轉(zhuǎn)換材料替代芯片組，在保證形成類日光的連續(xù)發(fā)光光譜的同時，減少了對應(yīng)驅(qū)動電路，降低成本。5種不同發(fā)光波長的芯片波長分別為455nm、475 nm、525nm、6^nm、640nm，所述的漫反射層為含黃色熒光粉的光轉(zhuǎn)換材料層。位于525nm和626 nm之間的580nm芯片所發(fā)的光是黃色的，這種LED的光效不高，用覆設(shè)的黃色的熒光粉來取代580 nm芯片，在減少芯片種類及對應(yīng)驅(qū)動電路的同時，熒光粉還起到混光的作用。LED芯片的上方設(shè)有用于改變出射光的光強分布的透鏡。底座上的芯片排列中間稀，外周密。該結(jié)構(gòu)使出射光的空間分布均勻。背光板為弧形柱面使位于其上的底座改變朝向。使出射光的空間分布均勻。每一底座設(shè)有多種波長的LED芯片構(gòu)成的LED光源，LED光源的上方設(shè)漫反射層， LED光源緊密排列形成光源組。背光板呈可與液晶屏相配的矩形或可與液晶屏側(cè)壁相配的細條狀，光源組上設(shè)勻光板，細條狀背光板設(shè)有用于將光引入液晶屏背面的導(dǎo)光板。有益效果在450 680 nm波長段內(nèi)由至少5種不同發(fā)光波長的芯片組合發(fā)光， 形成類日光的連續(xù)光譜，提高了色彩飽和度海一芯片組由單獨的恒流驅(qū)動電路供電，一旦電流調(diào)節(jié)確定了，它可保持恒定。調(diào)節(jié)每種芯片的電流可改變它輸出的光強，從而改變發(fā)出光的相關(guān)色溫，便于調(diào)節(jié)對比度、亮度和色飽和度。

圖1是驅(qū)動裝置原理結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實用新型的五種光譜合成后的光譜能量分布圖。圖3是本實用新型的六種光譜合成后的光譜能量分布圖。圖4是本實用新型裝配結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本實用新型一種用于改變光強分布的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是本實用新型第二種用于改變光強分布的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是本實用新型一種LED光源排列結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合說明書附圖對本實用新型的技術(shù)方案做進一步的詳細說明。如圖1所示，本實用新型包括底座2、設(shè)于底座2上的LED芯片1、用于承載底座2 和散熱的背光板3、與LED芯片1電連接的驅(qū)動裝置，其中LED芯片1至少包括5種不同發(fā)光波長的芯片1，芯片1發(fā)光波長涵蓋450 680nm，相同發(fā)光波長的芯片1連接成芯片組； 所述的驅(qū)動裝置包括微處理器、與微處理器連接的復(fù)數(shù)個和芯片組數(shù)量對應(yīng)的恒流驅(qū)動電路、用于對微處理器及驅(qū)動電路供電的電源；每一芯片組由對應(yīng)的PWM驅(qū)動電路單獨供電以單獨控制每個芯片組電流。微處理器通過有線或無線通訊方式連接一用于控制芯片組供電電流的控制裝置；所述無線通訊方式為紅外線通訊、射頻通訊或超聲波通訊。如圖4、5、6 所示，每一底座2設(shè)有多種波長的LED芯片構(gòu)成的LED光源5，為加強混光，可在LED光源5 的上方設(shè)漫反射層。LED光源5緊密排列形成光源組6。光源的顯色性是衡量光源對被照物體顏色還原程度的物理量，太陽光是顯色性最好的光源，它在整個可見光波長的范圍內(nèi)具有連續(xù)光譜，可以獲得高色飽和度。對人造光源而言，可以認為國際上規(guī)定的標準燈的顯色性最好；它們發(fā)出的也是連續(xù)光譜，不同色溫只是光譜能量分布不同。要制作高色飽和度的背光源就要仿照標準燈的光譜能量分布，發(fā)出一個基本上是連續(xù)的光譜能量分布和標準燈接近的光，但是標準燈覆蓋的光譜區(qū)間很寬， 在可見光區(qū)域包含了 38 Onm 780nm整個區(qū)域。LED要滿足這一光譜范圍非常困難也沒有必要，因為人眼對光譜的敏感區(qū)在450nm 680nm波段。根據(jù)這一條件和LED芯片1的發(fā)光波段，選取4 5 5nm 680 nm波段作為配制液晶顯示屏背光源光譜的依據(jù)。各種不同光色的LED芯片1，它的光譜在1/2功率處有20 30nm的寬度，在1/4 處有40 60nm的寬度，也就是說單獨一種芯片1是一個尖峰形的光譜，按波長間隔為35nm 排列，則可構(gòu)成鋸齒形連續(xù)光譜。在具體實施例中考慮芯片的生產(chǎn)廠，批量生產(chǎn)的芯片1波長是已定制好的，可供選擇的芯片 1 的峰值分別為455nm、475 nm、502 nm,535nm,560nm,580 nm、625nm、640nm， 除580 nm和625nm之間相差45 nm，其它均少于30 nm，基本上能在能量的1/2 1/4處發(fā)生重疊，如此組成的光譜能量分布圖是一個鋸齒形的連續(xù)光譜曲線，由于502 nm、535nm、 560nm三種規(guī)格的芯片1供應(yīng)量小，且當(dāng)芯片1種類多后，與之對應(yīng)的恒流驅(qū)動電路就多， 為此在實施過程中可將502 nm和535nm芯片1用525 nm芯片1代替，并取消560nm芯片 1，形成發(fā)光波長為455nm、475 nm、525nm、580nm、625nm、640nm的6組芯片組，相鄰芯片組的發(fā)光峰值波長間隔在20 55nm，為勻光可在芯片1的表面覆有用于混光的漫反射層7，6 組芯片組的光譜能量分布如圖3所示。580 nm芯片1所發(fā)光為黃色，其光效不高，采用通過在芯片1上覆蓋黃色熒光粉的方式來替代580nm芯片1，形成發(fā)光波長為455nm、475 nm、 525nm,625nm,640nm的5種芯片組+含黃色熒光粉的漫反射層7構(gòu)成的LED背光源，其光譜能量分布如圖2所示，形成連續(xù)光譜曲線，滿足類日光的要求。由于液晶顯示屏的整體厚度是比較薄的，一般在10 30mm，為此勻光的距離必須很短，然而如果不加其它光學(xué)系統(tǒng)，混色以后出射的白光在空間的光強分布里是朗佰型的， 主要光強集中在士30°角以內(nèi)，這對勻光極為不利，在本發(fā)明中采用以下三種方式來改變 LED出射光的空間光強分布。1、在LED芯片1的上方設(shè)有一透鏡4以改變出射光的光強分布，如圖5所示，透鏡4能把最大光強從中心改到士50°角以上，這樣就可以在毫米級的距離內(nèi)形成亮度均勻的光斑。2、通常LED的底座2是圓形或矩形，LED芯片1均勻分布其上，其所發(fā)出的光強在空間分布是朗佰型的；為形成亮度均勻的光斑，本技術(shù)方案改變LED底座2的形狀，將LED 的底座2改為花生形，勻均排列的芯片1改為中間稀、外周密排列，由此形成一個照度均勻的光斑，如圖6所示，但效果要比增設(shè)透鏡4差一些，由于無透鏡4，減少了裝配關(guān)系，成本稍
低一些。3、一般與液晶屏底面相配的背光板3為矩形平板，光強分布不勻；在本技術(shù)方案中，改變背光板3的形狀，將背光板3改為弧形柱面使覆于背光板3上的LED光源5改變朝向以改善光強分布。作為液晶顯示器用的LED背光源，其結(jié)構(gòu)上可以有以下兩種形式。1、如圖7所示，一種是作成矩形的平面光源5，將前述的LED光源組6排布在矩形背光板3上，經(jīng)一勻光板，把各個光源組6發(fā)出的光在整個液晶面上變得均勻。2、另一種是把LED背光源設(shè)計成可安裝在液晶屏側(cè)面的細長條形，其上設(shè)有復(fù)數(shù)個緊密排列的LED光源組6，通過導(dǎo)光板把光引到液晶屏背面。
權(quán)利要求1.一種具有高色飽和度的液晶顯示器用的LED背光源，包括底座(2)、設(shè)于底座(2)上的LED芯片(1)、用于承載底座(2)和散熱的背光板(3)、與LED芯片(1)電連接的驅(qū)動裝置， 其特征在于所述的LED芯片(1)至少包括5種不同發(fā)光波長的芯片(1 )，芯片(1)發(fā)光波長涵蓋450 680nm，相同發(fā)光波長的芯片(1)連接成芯片組；所述的驅(qū)動裝置包括微處理器、 與微處理器連接的復(fù)數(shù)個和芯片組數(shù)量對應(yīng)的恒流驅(qū)動電路、用于對微處理器及驅(qū)動電路供電的電源；每一芯片組由對應(yīng)的PWM驅(qū)動電路單獨供電以單獨控制每個芯片組電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有高色飽和度的液晶顯示器用的LED背光源，其特征在于微處理器通過有線或無線通訊方式連接一用于控制芯片組供電電流的控制裝置；所述無線通訊方式為紅外線通訊、射頻通訊或超聲波通訊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有高色飽和度的液晶顯示器用的LED背光源，其特征在于LED芯片(1)由6種發(fā)光波長的芯片組成，相鄰芯片組的發(fā)光峰值波長間隔在20 55nm,芯片(1)的表面覆有用于混光的漫反射層(7)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有高色飽和度的液晶顯示器用的LED背光源，其特征在于LED芯片(1)由5種不同發(fā)光波長的芯片組成，在芯片(1)的表面覆設(shè)用于混光的漫反射層(7)，所述的漫反射層(7)為光轉(zhuǎn)換材料層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種具有高色飽和度的液晶顯示器用的LED背光源，其特征在于5種不同發(fā)光波長的芯片(1)波長分別為455nm、475 nm、525nm、6^nm、640nm，所述的漫反射層(7 )為用于增黃光和混光的光轉(zhuǎn)換材料層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 5任一權(quán)利要求所述的一種具有高色飽和度的液晶顯示器用的 LED背光源，其特征在于LED芯片(1)的上方設(shè)有用于改變出射光的光強分布的透鏡(4)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 5任一權(quán)利要求所述的一種具有高色飽和度的液晶顯示器用的 LED背光源，其特征在于底座(2)上的芯片(1)排列中間稀，外周密。
8.根據(jù)權(quán)利要求1 5任一權(quán)利要求所述的一種具有高色飽和度的液晶顯示器用的 LED背光源，其特征在于背光板(3)為弧形柱面使位于其上的底座(2)改變朝向。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有高色飽和度的液晶顯示器用的LED背光源，其特征在于每一底座(2)設(shè)有多種波長的LED芯片構(gòu)成的LED光源(5)，LED光源(5)的上方設(shè)漫反射層；LED光源(5)緊密排列形成光源組(6)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種具有高色飽和度的液晶顯示器用的LED背光源，其特征在于背光板(3)呈可與液晶屏相配的矩形或可與液晶屏側(cè)壁相配的細條狀，光源組(6)上設(shè)勻光板，細條狀背光板(3)設(shè)有用于將光引入液晶屏背面的導(dǎo)光板。
專利摘要一種具有高色飽和度的液晶顯示器用的LED背光源，涉及一種液晶顯示器的背光源。現(xiàn)LED背光源，色彩飽和度差。本實用新型特征在于所述的LED芯片至少包括5種不同發(fā)光波長的芯片，芯片發(fā)光波長涵蓋450～680nm，相同發(fā)光波長的芯片連接成芯片組；所述的驅(qū)動裝置包括微處理器、與微處理器連接的復(fù)數(shù)個和芯片組數(shù)量對應(yīng)的恒流驅(qū)動電路、用于對微處理器及驅(qū)動電路供電的電源；每一芯片組由對應(yīng)的PWM驅(qū)動電路單獨供電以單獨控制每個芯片組電流。采用本技術(shù)方案產(chǎn)生的LED背光源，在人眼的視覺敏感區(qū)內(nèi)形成類日光光譜分布的白光光源，提高液晶顯示屏色彩飽和度的目的。
文檔編號G08C23/04GK202165911SQ20112000308
公開日2012年3月14日 申請日期2011年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月6日
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