专利名称：背光单元的制作方法
技术领域：
在本申请中描述了一种背光单元，其可以用在液晶显示器(IXD)中，以便对IXD的 液晶(LC)面板进行背光照明。
背景技术：
除了 LC面板之外，通常的IXD还使用背光单元，该背光单元从光源发射带蓝色的 白光并且具有包括红色滤色区域、绿色滤色区域和蓝色滤色区域的滤色器。在光线方向上， 背光单元设置在LC面板之前，其中滤色器置于LC板和光源之间。用于在常规IXD中获得 带蓝色的白光的方法是使用蓝光发光二极管以及转换元件，该转换元件将一部分的蓝光 转换成黄光并通过将蓝光与黄光混合来得到白光。这种方法的问题在于在光经过滤色器 之后，在蓝色和绿色方面具有较弱的色纯度。这是由于绿色滤色区域和蓝色滤色区域的光 谱分布的重叠以及来自转换元件的白光的较宽的光谱分布造成的。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种具有较好的色纯度的背光单元。通过根据权利要求1的背光单元实现了该目的。从属权利要求涉及本发明的有益改进和配置。根据一个优选实施例，背光单元包括具有多个半导体组件的光源，每个半导体组 件发出第一颜色的光。进一步，背光单元包括转换元件，该转换元件具有使第一颜色的光以 不被修改的方式通过的多个透明区域以及对第一颜色的光进行转换并产生混合光的多个 转换区域。具体而言，混合光由第一颜色的光和转换后的光组成。此外，背光单元包括滤色 单元，该滤色单元具有多个第一颜色区域、多个第二颜色区域和多个第三颜色区域，其中在 第二颜色区域从混合光产生第二颜色的光，在第三颜色区域从混合光产生第三颜色的光。因此，与对背光单元的所有区域中的光进行转换并由此在整个背光单元区域上产 生混合光的常规背光单元相比，根据本发明的背光单元只在转换区域中转换光，由此，通过 透明区域的光保持不被转换，使得在光线方向上在转换元件的平面后利用第一颜色的光和 混合光逐区域地照射背光单元。特别地，在转换元件的平面后的、由第一颜色的光照射的区 域和混合光照射的区域是单独的区域。光源的半导体组件可以是半导体芯片。或者，半导体组件可以是具有壳体的芯片， 每个半导体芯片设置在壳体中。优选地，光源包括设置在公共载体上的多个半导体组件。为了产生第一颜色的光，优选地，每个半导体芯片包含有源层(在本申请的情况下，其应被理解为产生辐射的pn结)。在最简单的情况下，通过彼此直接结合的P型导电的 半导体层和η型导电的半导体层来形成该pn结。优选地，实际的产生辐射的层(例如呈现 为掺杂或未掺杂量子层的形式)形成在P型导电的半导体层和η型导电的半导体层之间。 该量子层可以被形成为单量子阱(Single quantum well,SQff)结构或多量子阱(Multiple quantum well,MQff)结构，或者是量子线或量子点结构。
根据一个优选配置，通过薄膜技术来制作半导体芯片。通过这种方法制作的半导 体芯片的区别特征在于以下特征中的至少一个—反射层被施加或形成在产生辐射的外延层序列的第一主区域(面向载体元 件)处，所述反射层将在外延层序列中生成的电磁辐射的至少一部分反射到后面的区域 中；—外延层序列的厚度为约20μ m或更小，具体为约10 μ m;以及——外延层序列包含具有至少一个区域的至少一个半导体层，该区域具有混合结 构，该混合结构理想地带来外延层序列中的光的近似遍历分布，也就是说，其具有尽可能地 多的遍历随机散射行为。
薄膜发光二极管芯片的基本原理例如在I. Schnitzer等人的文章(见Appl. Phys. Lett. 63 (16)，1993年10月18日，第2174-2176页)中进行了描述，其在这方面的公开内容 通过引用合并于此。
薄膜发光二极管芯片是兰伯特(Lambertian)表面发射器的良好近似，并适合于 发射应用。根据一个优选实施例，在光线方向上，转换元件设置在光源之后。具体而言，光源 和转换元件是单独的元件。而且，转换元件可以是覆盖全部半导体组件的一个单独的元件。在光线方向上，滤色元件可以设置在转换元件之后。优选地，滤色元件是覆盖整个 转换元件的一个单独的元件。根据一个优选配置，滤色元件的第一颜色区域是透明的，使得第一颜色的光以不 被修改的方式通过。优选地，转换元件的透明区域和滤色元件的第一颜色区域设置成行。因 此，由光源发出的并经过转换元件的透明区域的第一颜色的光可以直接到达滤色元件的第 一颜色区域。由于第一颜色区域对第一颜色的光是透明的，第一颜色的光可以以不被修改 的方式经过滤色元件的第一颜色区域。因此，优选地，经过转换元件的透明区域和经过滤色 元件的第一颜色区域的光的颜色不改变。根据一个优选的实施例，滤色元件的第二颜色区域包括用于从混合光产生第二颜 色的滤色器。优选地，转换元件的转换区域和滤色元件的第二颜色区域设置成行。具体而 言，转换元件的转换区域和滤色元件的第二颜色区域以以下方式设置，使得由光源发出并 在转换元件的转换区域中被转换的第一颜色的光可以直接到达滤色元件的第二颜色区域。 因此，优选地，经过转换元件的转换区域并经过滤色元件的第二颜色区域的光的颜色从第 一颜色改变为混合颜色，接着从混合颜色改变为第二颜色。根据又一个优选的实施例，滤色元件的第三颜色区域包括用于从混合光产生第 三颜色的滤色器。优选地，转换元件的转换区域和滤色元件的第三颜色区域设置成行。具 体而言，转换元件的转换区域和滤色元件的第三颜色区域以以下方式设置，使得由光源发 出并被转换元件的转换区域转换的第一颜色的光可以直接到达滤色元件的第三颜色区域。 因此，优选地，经过转换元件的转换区域并经过滤色元件的第三颜色区域的光的颜色从第 一颜色改变为混合颜色，接着从混合颜色改变为第三颜色。根据一个优选配置，转换区域包括荧光物。该荧光物受第一颜色的光激励。借助 于荧光物，第一颜色的光可以至少部分地被转换成较长波长的光。可以使用任意类型的荧 光物，例如发出从绿色到红色的光的宽带型的荧光物，或者是作为荧光物的组合的多荧光物(multi phosphor)(例如，绿色荧光物和红色荧光物的组合)。优选地，转换区域包括发出对应于第二颜色和第三颜色的波长的荧光物。因而，来自转换区域的光至少与第二颜色 和第三颜色的光混合。此外，混合光可以具有第一颜色的成分。例如，合适的荧光物是YAG Ce粉末。此外，在W098/12757中描述了合适的荧光物， 其全部内容通过引用合并于此。根据一个有利的变型，第一颜色的光是蓝色的光。为了生成蓝色的光，半导体组 优选地包含基于氮化物的化合物半导体材料。具体而言，该化合物半导体材料具有组成物 AlnGaJrVmN，其中 0<n<l，OSmSl，n+m<l。另外，优选地，混合光是白光。具体而言，第二颜色的光是红色的光，第三颜色的光 是绿色的光。因而，优选地，用于转换区域的荧光物发出红光和绿光。根据一个优选实施例，多个半导体组件规则地设置在一个平面中。特别地，多个半 导体组件形成了行和列的阵列。优选地，半导体组件等间隔地设置在每行和每列中。根据一个具体配置，转换元件的透明区域形成为近似条形，每个条形对应于IXn 列，其中η是自然数。这意味着每个透明区域可以具有一列、两列、三列…的大小。优选地， 光源和转换元件彼此相关地设置，使得半导体组件的IXn列被具有IXn列的大小的条形 透明区域覆盖。另外，滤色元件的第一颜色区域可以形成为近似条形，每个条形对应于IXn列， 其中η是自然数。这意味着每个第一颜色区域可以具有一列、两列、三列…的大小。优选地， 在光线方向，条形的第一颜色区域可以设置在转换元件的条形透明区域之后。特定地，条形 透明区域和条形第一颜色区域设置成行。另外，条形第一颜色区域和条形透明区域优选地 具有相同的大小。由此，经过透明区域的光中的大部分也通过第一颜色区域。根据一个优选实施例，转换元件的转换区域可以形成为近似条形，每个条形对应 于2Χη列，其中η是自然数。这意味着转换区域的大小优选地是透明区域的两倍。优选地， 光源和转换元件彼此相关地设置，使得2Χη列的半导体组件被具有2Χη列的大小的条形 转换区域覆盖。另外，滤色元件的第二颜色区域和第三颜色区域可以形成为近似条形，每个条形 对应于1 Xn列，其中η是自然数。具体而言，在光线方向上，第二颜色区域和第三颜色区域 设置在转换区域之后。特定地，第二颜色区域和第三颜色区域与转换区域设置成行。优选 地，一个第二颜色区域和一个第三颜色区域一起具有与一个转换区域相同的大小。因此，通 过转换区域的光的大部分也经过第二颜色区域和第三颜色区域。根据一个具体配置，转换元件和滤色元件是两个分离的板。例如，转换元件可以包 括板和荧光物，向板中要形成转换区域的区域提供荧光物而在要形成透明区域的区域中省 略荧光物。此外，滤色元件可以包括板，该板具有要形成第一颜色区域的透明区域和要形成 第二颜色区域和第三颜色区域的具有滤色器的区域。根据一个可替选实施例，转换元件和滤色元件被集成在一个板上，并被设置在衬 底的两个相对的侧上。衬底可以是由玻璃或塑料制成的透明衬底。具体而言，通过在衬底 要形成转换区域的区域的一侧上施加适当的荧光物来形成转换元件的转换区域，而通过省 略荧光物来形成透明区域。另外，通过在衬底的与转换元件相对的一侧上提供滤色器来形 成滤色元件的第二颜色区域和第三颜色区域，而通过使衬底的相应区域透明来形成第一颜色区域。根据另一实施例，转换元件和滤色元件集成在一个板中，并被设置在衬底的同一 侧上，一个在另一个上。根据一个优选的变型，多个透明区域和多个转换区域交替地设置。另外，多个第一、第二和第三颜色区域交替地设置。优选地，上述的背光单元可以用在IXD内以便对IXD的LC面板进行背光照射。这 允许在IXD上实现更好和更亮的蓝色，例如，这是因为与常规IXD相比，不是从白光中过滤 出蓝光而是直接产生蓝光。
通过以下结合附图描述的示例性实施例，本发明的进一步的特征、优点和便利性 将变得更加明显。附图示出了根据本发明的背光单元的示例性实施例的示意性透视图。
具体实施例方式图中所示的背光单元10被示出作为IXD 100的一部分。除了背光单元10以外， IXD 100包括LC面板20。在光线方向D上，LC面板20被设置在背光单元10之后，因此被 背光单元10照射。背光单元10包括光源1、转换元件2和滤色元件3。在光线方向D上，转换元件2 设置在光源1之后，由此，在光线方向D上，滤色元件3设置在转换元件2之后。光源1包括多个半导体组件4。优选地，半导体组件4包含基于氮化物的化合物 半导体材料。具体而言，该化合物半导体材料具有组成物AlnGamIni_n_mN，其中0 < η < 1， 0彡m彡1，n+m彡1。每个半导体组件4可以发射蓝光。优选地，半导体组件4规则地设置在一个平面中，形成了行和列的阵列，其中一列 的半导体组件4可以等间隔地设置，一行的半导体组件4也可以等间隔地设置。具体而言， 半导体组件4可以安装在公共载体5上。半导体组件4发出的光在光线方向D上入射在转换元件2上。转换元件2包括多 个透明区域2a和多个转换区域2b。半导体组件4发出的光可以以不被修改的方式经过透 明区域2a，这意味着波长基本上不会改变。然而，经过转换区域2b的波长被转换，波长移动 到更长的波长。具体而言，通过转换区域2b发出的混合光可以是白光。根据图中所示的实施例，一个转换区域2b相应设置在两个透明区域2a之间。区 域2a、2b的形状与设置成行和列的半导体组件4的排列相适应。特别地，区域2a、2b形成 为近似条形，其中透明区域2a形成为近似条形，每个条形对应于IXn列，并且转换区域2b 形成为近似条形，每个条形对应于2Xn列，其中η是自然数。因此，转换区域2b优选地为 透明区域的2a两倍大。原因在于转换区域2b是用于两种颜色(第二颜色和第三颜色) 的光的生成，而透明区域2a是用于仅一种颜色(第三颜色)的光的生成。或者，透明区域2a和转换区域2b的排列可以与半导体组件4的行相适应，而不是与列相适应。在光线方向D上，由转换元件2发出的光入射在滤色元件3上。滤色元件3包括多个第一颜色区域3a、多个第二颜色区域3b和多个第三颜色区域3c。优选地，第一颜色区 域是透明的，所以由透明区域2a发出的光可以以不被修改的方式经过第一颜色区域3a，这 意味着波长基本上没有改变。经过透明区域2a和第一颜色区域3a的光优选地是蓝光。而且，第二颜色区域3b和第三颜色区域3c中的每个包含滤色器，所以经过第二颜 色区域3b的混合光被滤色，此后具有与第二颜色对应的波长，而经过第三颜色区域3b的混 合光被滤色，此后具有与第三颜色对应的波长。具体而言，第二颜色的光可以是红色，而第 三颜色的光可以是绿色。区域3a、3b、3c可以交替地设置，可以接着一个第二颜色区域3b设置一个第一颜 色区域3a，接着一个第三颜色区域3c设置一个第二颜色区域3b。区域3a、3b、3c的形状与区域2a、2b的形状相适应。特别地，区 域3a、3b、3c形成 为对应于1 Xη列的条形，其中η是自然数。因此，一个第二颜色区域3b与一个第三区域3c 的大小对应于一个转换区域2b的大小。如果透明区域2a和转换区域2b与半导体组件4的行对准，则区域3a、3b、3c也相 应地对准。根据图中所示的实施例，转换元件2和滤色元件3是单独的元件。在光线方向D上，由滤色元件3发出的光入射到LC面板20上。LC面板20控制哪 些像素被照明，其中像素的颜色受到背光单元10的影响，特别是受滤色元件3的影响。与常规IXD相比，结合附图所讨论的IXD 100具有更好和更亮的蓝色。由于只在 滤色元件3的第二颜色区域3b和第三颜色区域3c中使用滤色器，而不在第一颜色区域3a 中使用滤色器，所以可以减少滤色器成本。此外，由于只在转换区域2b中发生转换而不在 转换区域2a中发生转换，所以可以减少在转换元件2中使用的荧光物的量。本发明不限于基于示例性实施例所进行的描述。相反，本发明包括任意新的特征 和特征的任意组合(具体包括本申请的权利要求中的特征的任意组合)，即使该特征或该 特征组合本身并没有被明确记载在示例实施例或权利要求中。本专利申请要求欧洲专利申请09154529. 3的优先权，其全部内容通过引用合并 于此。
权利要求
一种背光单元(10)，包括-光源(1)，具有多个半导体组件(4)，每个所述半导体组件(4)发出第一颜色的光，-转换元件(2)，具有用于使第一颜色的光以不被修改的方式通过的多个透明区域(2a)和用于转换所述第一颜色的光和产生混合光的多个转换区域(2b)，以及-滤色元件(3)，具有多个第一颜色区域(3a)、多个第二颜色区域(3b)和多个第三颜色区域(3c)，其中，在所述第二颜色区域(3b)中从所述混合光产生第二颜色的光，在所述第三颜色区域(3c)中从所述混合光产生第三颜色的光。
2.根据权利要求1的背光单元(10)，其中所述滤色元件(3)的所述第一颜色区域(3a) 是透明的，使得所述第一颜色的光以不被修改的方式通过。
3.根据权利要求1或2的背光单元(10)，其中所述滤色元件(3)的第二颜色区域(3b) 包括用于从所述混合光产生所述第二颜色的滤色器。
4.根据前述权利要求之一的背光单元(10)，其中所述滤色元件(3)的第三颜色区域 (3c)包括用于从所述混合光产生所述第三颜色的滤色器。
5.根据前述权利要求之一的背光单元(10)，其中所述转换区域(2b)包括发出与所述 第二颜色和所述第三颜色对应的波长的荧光物。
6.根据前述权利要求之一的背光单元(10)，其中所述转换元件(2)在光线方向(D)上设 置在所述光源(1)之后，所述滤色元件(3)在光线方向(D)上设置在所述转换元件(2)之后。
7.根据前述权利要求之一的背光单元(10)，其中所述多个半导体组件(4)设置在一个 平面内，形成行和列的阵列。
8.根据权利要求7的背光单元(10)，其中所述转换元件(2)的透明区域(2a)形成为 近似条形，每个条形对应于1 X η列，其中η是自然数。
9.根据权利要求8的背光单元(10)，其中所述滤色元件(3)的所述第一颜色区域(3a) 形成为近似条形，每个条形对应于IXn列，其中η是自然数，所述第一颜色区域(3a)在光 线方向(D)上设置在所述转换元件(2)的条形透明区域(2a)之后。
10.根据权利要求7至9之一的背光单元(10)，其中所述转换元件(2)的转换区域(2b) 形成为近似条形，每个条形对应于2Xn列，其中η是自然数。
11.根据权利要求10的背光单元(10)，其中所述滤色元件(3)的所述第二颜色区域 (3b)和所述第三颜色区域(3c)形成为近似条形，每个条形对应于IXn列，其中η是自然 数，所述第二颜色区域(3b)和所述第三颜色区域(3c)在光线方向(D)上设置在所述转换 元件(2)的条形转换区域(2b)之后。
12.根据前述权利要求之一的背光单元(10)，其中所述转换元件(2)和所述滤色元件 (3)是两个单独的板。
13.根据权利要求1至11之一的背光单元(10)，其中所述转换元件(2)和所述滤色元 件(3)集成在一个板上，设置在衬底的两个相对侧上。
14.根据权利要求1至11之一的背光单元(10)，其中所述转换元件(2)和所述滤色元 件(3)集成在一个板上，设置在衬底的同一侧上，一个在另一个上。
15.根据前述权利要求之一的背光单元(10)，其中所述第一颜色的光是蓝光，所述混 合光是白光。
全文摘要
本发明描述一种背光单元(10)，包括光源(1)，具有多个半导体组件(4)，每个所述半导体组件(4)发出第一颜色的光，转换元件(2)，具有用于使第一颜色的光以不被修改的方式通过的多个透明区域(2a)和用于转换所述第一颜色的光和产生混合光的多个转换区域(2b)，以及滤色元件(3)，具有多个第一颜色区域(3a)、多个第二颜色区域(3b)和多个第三颜色区域(3c)，其中，在所述第二颜色区域(3b)中从所述混合光产生第二颜色的光，在所述第三颜色区域(3c)中从所述混合光产生第三颜色的光。
文档编号F21V9/10GK101825248SQ20101012732
公开日2010年9月8日 申请日期2010年3月5日 优先权日2009年3月6日
发明者近泽吉晴 申请人:欧司朗光电半导体有限公司