液晶显示器用高光束RGB LED模块

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1、液晶显示器用高光束R/G/BLED背光模块　宁静　由于液晶显示器(LCD:LiquidCrystalDisplay)的应用已经从笔记型计算机，扩展到行动电话、汽车导航仪、家用电视等领域，因此LCD的自然色再现性成为各界关注的焦点，某些特殊领域甚至要求LCD的色再现范围超过NTSC(NationalTelevisionSystemCommittee)的色彩规格，接着本文要介绍日本ライツ公司开发的23吋宽银幕高阶监视器，与电视用具备高光束R/G/BLED(LightEmittingDiode)背光模块的色再现性

2、。色再现性事实上CRT(CathodeRayTubes)与冷阴极灯管(CCFL:ColdCathodeFluorescentLamp)都是应用荧光体激发发光动作原理，CRT监视器的色再现性领域受限于三原色的荧光体放射，虽然荧光体的放射频谱分布非常宽广，不过色再现性领域却比NTSC规定的范围窄，大约只能含盖NTSC的70%相当于EBU规范(EuropeanBroadcastingUnion)，换句话说CRT的辉度与色再现性领域属于tradeoff关系。目前CRT大多以辉度为主要诉求，相较之下使用CCFL光源的

3、背光模块(backlightmodule)的LCD，则是利用与LCD相性的彩色滤光膜片(ColorFilter，以下简称为CF)决定色再现范围。图1(a)是CCFL的连续发光频谱分布与CF的穿透分布特性，前者主要特征是R(Red)、G(Green)、B(Blue)各原色的支配性(dominant)波长之间，490nm与590nm附近不纯辉线有subpeak极易因为混色造成色再现范围变窄，根本解决方法是改用窄频谱宽度、高光束R/G/BLED背光模块；图1(b)是LED背光模块的发光特性，由于R/G/BLED背

4、光模块无造成不纯辉线的subpeak，所以可以提高各原色的色纯度，此外R的支配性波长在长波长侧，因此在红光领域可以获得非常宽广的色再现范围。图1CCFL的连续发光频谱分布与CF的穿透分布特性　R/G/BLED背光模块图2是日本ライツ公司开发的23吋宽银幕液晶显示器用R/G/BLED背光模块的构造，如图所示40个高功率R/G/BLED以9mm的间距，封装在长方形基板构成LED光源模块，LED背光模块左右两侧分别设置一个LED光源模块，各光源产生的光线经过空间混色后变成白光，再从背光模块中央部位朝LCD方向射出

5、，LCD背面设有一片扩散板、两片扩散膜片、一片棱镜(prism)膜片与一片偏光膜片。表1是上述R/G/BLED背光模块使用的高功率R/G/BLED的光线与电气特性一览，根据测试结果显示它可以获得100%NTSC的色再现范围。 dominant波长顺向电流顺向电压光束色度(nm)(mA)(V)(lm)xyR6253502.7739.60.7000.299G5373503.4941.60.2230.714B4583503.766.5.1490.031表1高功率R/G/BLED的光线与电气特性一览　图2R/G/B

6、LED背光模块的构造　如众所周知由于LED的构成材料会有温度特性差异，上述R/G/BLED光源模块的G/BLED使用的化合物半导体材料与RLED不同，因此两者的温度变化系数也不同(图3)，随着室温的变动与点灯后LED本身的温升，极易造成混色后的白光辉度与色度不断变化，有鉴于此R/G/BLED背光模块透过最佳化热设计抑制LED的温升，此外还利用模块内的彩色传感器(colorsensor)，分别检测R/G/BLED的输出计算传感器的输出之后回馈(feedback)至LED，由于内部演算器不会受到使用条件的变动影

7、响，因此表面显示辉度与色度非常稳定。温度造成LED的输出产生变化，尤其是随着红光LED的温升输出的影响使得输出大幅降低，为了抑制LED本身的温升因此将高热传导性的铝质MCPCB(MealCorePrintedCircuitBoard)设置在光源部的铝质筐体(frame)内，背面再利用散热鳍片(heatsink)进行散热。　图3R/G/BLED的温度特性　图4是R/G/BLED背光模块的结构方块图，如图所示本背光模块透过最佳化热设计抑制LED的温升，同时利用彩色传感器(C9303)检测R/G/BLED的光量，

8、针对室温变化与色度分布状况，以PWM控制技术管理LED的驱动电流，PWM控制电路主要特征除了可以改变R/G/BLED的输出之外，还可以在3000～9500K的范围内任意设定白光色温。表2是使用R/G/BLED的LCD规格，该显示器使用23吋WUXGA(WideUltraExtendedGraphicArray)等级的液晶面板，液晶显示器辉度为250cd/m2，色温6500K(偏光膜片上的辉度为4000cd/m2，