专利名称：Led背光源及其驱动方法
技术领域：
本发明涉及一种背光源及其驱动方法，特别是涉及一种LED (Light Emitting Diode，发光二极管)背光源及其驱动方法。
背景技术：
液晶显示装置本身并不发光，需要提供亮度均一的面光源(称为背光源)进 行照射进而显示。目前常用的是冷阴极荧光灯管(CCFL)作为LCD显示模组的光源， 由于CCFL内部含汞，发光效率较低，制成的液晶显示装置的演色性较差，正逐渐 被LED (Light Emitting Diode)取代。
目前最常用的LED主要有两种白色LED和R，G,B单色LED。白色LED由于 其发光效率高，已广泛用于中小尺寸笔记本和监视器中。但常用的白光LED所发 出的白光，是由蓝色芯片涂覆黄绿色荧光粉(YAG)后，由发出的蓝色与黄绿色混色 而得。因此红色波段成分较少，绿色部分偏黄，导致制成的LCD演色性较差(特别 是红色的饱和度较低)， 一般只能达到60% 80% NTSC (National Television Standards Committee)，因此可称为低色域白光光源，其组成背光与液晶显示屏 搭配后，红色和绿色的饱和度均较低，色度域(亦称色彩再现范围，Color Gamut) 一般在80% NTSC以下。
为了提高其色彩再现性，美国专利2007/0274093 Al提出将白色LED与红色 LED混合使用或。请参见图l，第一LED光源1和第二LED光源2交替排列提供背 光源，其中第一LED光源为白色LED，第二LED光源为红色LED，该技术方案需要 考虑白色LED与红色LED的混色问题，不利于窄额缘的产品设计，另外提升的效 果也有限。此外，目前也有通过蓝色LED激发红绿荧光粉形成白光的新型RG荧光 粉LED,但由于红色荧光粉不够稳定，寿命低，另外绿光部分会部分被红色荧光体 吸收，出光效率较低。
图2是现有的R、 G、 B单色LED混合成高色域白光示意图，请参见图2，红色 LED 3、绿色LED 4和蓝色LED 5依次交替排列，R， G, B单色LED混和后形成白光。因此，红色以及绿色的纯度较高，因此可称为高色域白光光源，其组成背光与液
晶显示屏搭配后，颜色非常艳丽，所形成的色度域一般在80% NTSC以上，甚至有 产品可达120% NTSC以上。该背光源的演色性大为改善，但其混色距离L要求大 一直以来成为应用上的难题，混色距离L不够将大大影响混色效果，因此不利于 背光模组轻薄化，目前主要用于高端的液晶显示器以及TV中。
为了能够用于窄额缘的产品中，有产品在底部另加一块混色用的导光部件， 虽然可以较好解决混光问题，但光效下降，部材使用增多，导致成本上升，且产 品厚度重量也随之增加。美国专利2008/0151527 Al提出使用紫色LED(蓝色LED+ 红色荧光粉)和青色LED (蓝色LED +绿色荧光粉)进行混色来降低所需的混光距 离。请参见图3，该技术方案虽然理论上有所改善但仍需要考虑混色问题，另外高 效率，高寿命的红、绿荧光粉的开发也是一个课题。
目前各大LED厂家已推出R, G, B三合一封装的白色LED，由于其R， G， B LED芯 片距离很近，直接发出白光，无需考虑混色问题，已广泛使用在一些中小尺寸显 示装置上。但直接使用RGB—体封装LED，整体亮度输出较低，光效较差，不适合 于较大尺寸的高亮度产品开发。
研究表明光谱越宽，用户的感知一致性较好，而对于光谱较窄，饱和度较高 的画面(例如R，G,BLED显示屏)，用户的视觉效果不一，有的甚至更喜欢光谱 较宽，饱和度较低的柔和画面(例如白色LED显示屏)。此外，对于便携式显 示而言，在文字处理，办公应用时，主要考虑的是能耗的降低，而对屏幕的色彩 再现范围要求较低；但在影视娱乐时，用户对于视觉效果要求较高，希望有较好 的色彩再现范围， 一般可直接外接电源而无需考虑功耗问题。
一般而言，色彩再现范围越高，光效则越低，即低色域白光具有低色彩再现 范围，高光效；而高色域白光具有高色彩再现范围，低光效。因此如何平衡显示 装置的亮度，色彩再现范围并能够随时调节，另外在结构上易实现薄型，窄额缘 化设计成为背光源设计的一个重要课题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种LED背光源及其驱动方法，可以平衡显示装置的亮度和色彩再现范围，且有利于背光模组轻薄化，窄额缘设计。
本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种LED背光源，所述 背光源包括低色域白光源和高色域白光源。
上述的LED背光源，其中，所述低色域白光源为蓝光芯片外裹腹黄绿色荧光粉后 形成的白色LED，所述高色域白光源为RGB—体封装的LED。
上述的LED背光源，其中，所述背光源还包括导光板，所述白色LED和RGB—体 封装的LED交替分布在所述导光板侧。
上述的LED背光源，其中，上下放置的白色LED和RGB—体封装的LED构成一组 LED器件，多组LED器件依次并排放置在灯条上。
上述的LED背光源，其中，白色LED和RGB—体封装的LED构成一组LED器件， 多组LED器件呈矩阵状分布在灯板上。
上述的LED背光源，其中，所述高色域白光源由单体封装的红绿蓝LED混色而成。
上述的LED背光源，其中，所述高色域白光源由UV光芯片外裹腹R、 G、 B荧光 粉后形成，或者所述高色域白光源由蓝光芯片外裹腹R、 G荧光粉后形成。
本发明为解决上述技术问题还提供一种LED背光源驱动方法，所述背光源包括 低色域白光源和高色域白光源，其中，所述方法包括如下步骤
(a) 控制低色域白光源和高色域白光源的出光比例来调节色度域的大小；
(b) 确定色度域后，等比例调节低色域白光源和高色域白光源的亮度。 上述的LED背光源驱动方法，其中，所述低色域白光源为蓝光芯片外裹腹黄绿色
荧光粉后形成的白色LED，所述高色域白光源为RGB —体封装的LED。
上述的LED背光源驱动方法，其中，上下放置的白色LED和RGB —体封装的LED 构成一组LED器件，多组LED器件依次并排放置在灯条上。
本发明对比现有技术有如下的有益效果本发明提供的LED背光源及其驱动方 法，组合使用低色域白光源和高色域白光源，通过控制低色域白光源和高色域白光源 的出光比例来调节色度域，确定色度域后，等比例调节低色域白光源和高色域白光源 的亮度，因此可以平衡显示装置的亮度和色彩再现范围，且有利于背光模组轻薄化， 窄额缘设计。
图1是现有低色域白色LED与红光LED的混合使用示意图2是现有的R、 G、 B单色LED混合成高色域白光示意图3是现有的青色LED和紫色LED混合使用示意图4是本发明低色域白色LED与RGB —体封装LED混合使用示意图5是本发明低色域白色LED与RGB —体封装LED在灯条上混合排列示意图;
图6是本发明低色域白色LED与RGB —体封装LED在灯板上混合排列示意图;
图7是本发明低色域白色LED与RGB单色LED在灯板上混合排列示意图。
图中
1第一LED光源 2第二LED光源 3红色LED
4绿色LED 5蓝色LED 6青色LED
7紫色LED 8低色域白色LED 9 RGB —体封装LED
10导光板 11灯条
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
本发明提供的LED背光源，所述背光源背光源包括低色域白光源和高色域白光 源，所述低色域白光源为蓝光芯片外裹腹黄绿色荧光粉后形成的白色LED,所述高色 域白光源为RGB —体封装的LED。
上述LED背光源驱动方法包括如下步骤(a)控制低色域白光源和高色域白光源 的出光比例来调节色度域的大小；(b)确定色度域后，等比例调节低色域白光源和高 色域白光源的亮度。其中，控制低色域白光源和高色域白光源的出光比例既可以通过 低色域白色LED和RGB —体封装的LED的颗数和排布实现，也可以通过控制低色域白 色LED和RGB—体封装的LED各自的驱动电流大小。 一旦色度域确定后，可以等比例 调节低色域白光源和高色域白光源的亮度，即等比例调节白色LED和RGB —体封装的 LED的电流，以保证在色度域不变的情况下进行亮度调节。
图4是本发明低色域白色LED与RGB —体封装LED混合使用示意图。
请参见图4，此为中小尺寸中常用的侧边式背光结构，低色域白色LED 8和 RGB —体封装LED 9并排放置在灯条11上。灯条11出射的光通过导光板10传导至内部，再通过导光板io上的网点密度调整，使整个导光板的上表面得到亮度均
一的面光源。其中低色域白色LED 8与RGB —体封装LED 9之间的间距可以是均 匀的，也可以是变化的，可以是一隔一排列，也可以是N隔M排列(N， M为自然数)。 通过改变低色域白色LED 8和RGB —体封装LED 9的出光量的比例，即可达到所 需色度域大小以及发光效率。
图5是本发明低色域白色LED与RGB —体封装LED在灯条上混合排列示意图。 请参见图5，该方案同样用于侧边式背光结构，低色域白色LED8和RGB—体 封装LED 9上下放置(上下位置可交换)形成一组LED器件，然后将多组LED器件按 此序列依次并排放置灯条ll上。该方案可将上下放置的两颗LED近似为一颗，与 传统的LGP网点设计方法一致，无需作变更，但在产品厚度上有一定的限制。
图6是本发明低色域白色LED与RGB —体封装LED在灯板上混合排列示意图。 请参见图6，该方案可用于大尺寸直下型LED背光源中。低色域白色LED 8 和RGB —体封装LED 9上下放置形成一组LED器件，然后将多组LED器件进行阵列
排布使用。通过扩散板以及相应的扩散，增亮等膜片得到亮度均一的背光源。由 于采用KGB—体封装LED 9后不存在混色问题，本方案可适用于轻薄型LED背光。
上述的技术方案中，白色LED与RGB—体封装的LED—同用于背光中作为光 源。由于RGB —体封装的LED本身混色问题已能很好的解决，且由此制成后的显 示装置具有很高的色彩再现范围(100y。NTSC以上)。至于其封装较小，无法在较大 尺寸上提供足够的亮度，且发光效率较低的技术问题，由于上述技术方案都将RGB 一体封装的LED与白色LED配合使用，因此可以较好解决亮度问题。
上述方法制成的LED背光源的光谱实际上是由白色LED以及R， G， B LED混 色而成，若低色域白色LED的色彩再现范围为C1，光效为L1 lum/W; R， G， B LED混 合成的高色域白光的色彩再现范围为C2，光效为L2 lum/W，那么通过这两种LED 的发光亮度比例的调节，即可改变液晶显示装置的色彩再现范围，其大小可从CI 到C2进行调节。同时光效也随之变化，从LI到L2 lum/W进行改变。 一般而言， 色彩再现范围越高，光效则越低。因此可以根据产品的实际需要，调节至色彩再 现范围以及光效的最适化。
例如同为300nit的显示器，如果全是低色域白光LED发光，则其色彩再现 范围为72% NTSC，功耗为IOW(白光LED发光效率高)，而如果全是RGB单色LED混色的白光发光，则色彩再现范围可达110% NTSC，亮度同为300nit，功耗则可 能上升至15W (R,G，B LED发光效率较低)。现在若调节他们的发光比例如白 光LED发光150nit， RGB混色白光发光150nit，则调节后的显示装置，其色彩再 现范围为72%-110%之间，亮度仍为300nit，功耗为10到15W之间。这样就可 以根据实际需要调节色彩再现范围和发光效率(对于同种亮度来说，就是调节功 耗的大小，本例子300nit亮度下，功耗可以从10W-15W进行调节)，色彩再现范 围大，则发光效率低，色彩再现范围小，则发光效率高。如果要把亮度调升至450nit, 只需把白光LED和RGBLED的功率各增大50y。即可。
此外，蓝色芯片涂覆R，G荧光粉LED，以及UV芯片涂覆R，G，B荧光粉所发出 的白光，均是通过荧光粉激发出纯度较高的红光和绿光，然后和前者自身发出的 蓝光，或后者通过UV光与蓝色荧光粉激发出的蓝光，进行混色而得。弥补了常用 白光LED绿色和红色纯度较低的不足，与液晶显示屏搭配后亦可获得较高色彩再 现范围，也属于高色域白光光源。因此本发明中的高色域白光源，除R， G， B — 体封装的LED外，还可使用UV光或者蓝光芯片，通过激发荧光粉(例如R、 G、 B 荧光粉；K、 G荧光粉等)所形成的白光LED。
图7是本发明低色域白色LED与RGB单色LED在灯板上混合排列示意图。
请参见图7，该方案对于厚度要求不高的直下型LED背光中，可不局限于RGB 一体封装的LED,还可使用单体封装的红色LED 3，绿色LED 4,蓝色LED 5与低色 域白色LED8组成一组LED器件，然后将多组LED器件进行阵列排布使用，也可达 到同样的效果。本实施例中，红色LED，绿色LED，蓝色LED也可分别由UV芯片+ 红色荧光粉，UV芯片+绿色荧光粉，UV芯片+蓝色荧光粉LED替代。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技 术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的 保护范围当以权利要求书所界定的为准。
权利要求
1、一种LED背光源，包括多个LED，其特征在于，所述背光源包括低色域白光源和高色域白光源。
2、 如权利要求1所述的LED背光源，其特征在于，所述低色域白光源为蓝光 芯片外裹腹黄绿色荧光粉后形成的白色LED，所述高色域白光源为RGB —体封装的 LED。
3、 如权利要求2所述的LED背光源，其特征在于，所述背光源还包括导光板， 所述白色LED和RGB —体封装的LED交替分布在所述导光板侧。
4、 如权利要求2所述的LED背光源，其特征在于，上下放置的白色LED和 RGB —体封装的LED构成一组LED器件，多组LED器件依次并排放置在灯条上。
5、 如权利要求2所述的LED背光源，其特征在于，白色LED和RGB —体封装 的LED构成一组LED器件，多组LED器件呈矩阵状分布在灯板上。
6、 如权利要求1所述的LED背光源，其特征在于，所述高色域白光源由单体 封装的红绿蓝LED混色而成。
7、 如权利要求1所述的LED背光源，其特征在于，所述高色域白光源由UV 光芯片外裹腹R、 G、 B荧光粉后形成，或者所述高色域白光源由蓝光芯片外裹腹R、 G荧光粉后形成。
8、 一种LED背光源驱动方法，所述背光源包括低色域白光源和高色域白光源， 其特征在于，所述方法包括如下步骤(a) 控制低色域白光源和高色域白光源的出光比例来调节色度域的大小；(b) 确定色度域后，等比例调节低色域白光源和高色域白光源的亮度。
9、 如权利要求8所述的LED背光源驱动方法，其特征在于，所述低色域白光 源为蓝光芯片外裹腹黄绿色荧光粉后形成的白色LED,所述高色域白光源为RGB —体 封装的LED。
10、 如权利要求9所述的LED背光源驱动方法，其特征在于，上下放置的白色 LED和RGB —体封装的LED构成一组LED器件，多组LED器件依次并排放置在灯条上。
全文摘要
本发明公开了一种LED背光源及其驱动方法，所述背光源包括低色域白光源和高色域白光源，所述方法包括如下步骤(a)控制低色域白光源和高色域白光源的出光比例来调节色度域的大小；(b)确定色度域后，等比例调节低色域白光源和高色域白光源的亮度。本发明提供的LED背光源及其驱动方法，可以平衡显示装置的亮度和色彩再现范围，且有利于背光模组轻薄化，窄额缘设计。
文档编号F21S8/00GK101614351SQ20091005553
公开日2009年12月30日 申请日期2009年7月28日 优先权日2009年7月28日
发明者渊 丁 申请人:上海广电光电子有限公司