应用至背光源的led发光结构的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及LED发光结构领域，特别是涉及一种为达CIE1931色度坐标D65标准 白光，且兼顾NTSC效果与发光效率表现而应用至背光源的LED发光结构。
【背景技术】
[0002] 半导体发光元件的物理特性普遍发出具有狭窄光谱分布范围的光，特性上非如一 般日光的白色光（自然光）由具有广泛光谱分布范围的光所组成。然而一般情况下人眼 多数时间是处于日光照明的环境中，因此设计人工光源用以照明或显示时，皆希望能与一 般日光照明的效果相仿。目前在照明或背光模块的光源选择中，多数皆采用发光二极管 元件作为设计依据，然迁就于发光二极管元件仅能发出固有色调光的材料特性，故为形成 白光的显示或照明效果目前是利用色彩学混色的原理达成。例如早期日本Nichia公司 即提出利用InGaN蓝光晶粒涂布一层YAG荧光物质，进而激发出黄光与蓝光互补产生白 光。而不论是利用RGB独立的芯片将三原色混合成白光；亦或是利用互补二原色原理搭配 荧光粉激发不同颜色的光而混合成白光等方式，如何致力于将白色光效果制成与一般日光 照射效果相近为改善重点之一。目前国际照明委员会（COMMISSION INTERNATIONALE DE L'ECLAIRAGE，CIE)定义有标准日光D55、D65与D75的规格，故显示器或照明厂商可依此些 标准做为产品设计的依据。
[0003] 在显示器领域中，由于液晶显示模块本身并不发光，因此需搭配背光源和RGB彩 色滤光片来实现色彩重现。因此，在显示器产品中为提升NTSC色域效果，可直接针对原始 光源即背光源白光的光谱位置做调整，亦或是于后阶段中更换不同色组厚度或材料的彩色 滤光片。例如以LED背光源为例，传统以蓝色发光二极管搭配黄色突光粉的发光效率最佳 且成本低廉，但由于其白光仅由蓝光与黄光组成，故红光与绿光成份较少进而导致其NTSC 效果较差。又蓝光发光二极管的技术已臻成熟，故若欲提升NTSC效果且维持仅利用单一蓝 光发光二极管做主动光源据此激发荧光粉，根据色度坐标的混色理论需将荧光粉由黄色更 换成绿色与红色荧光粉，借此用以激发出绿光或红光。但尽管改变白光的组成可提升NTSC 效果，但受限目前常用的红色荧光粉材质，例如（Ca, Sr) AlSiN3: Eu2+或Sr2Si5N8 = Eu2+的吸收 波长范围特性所致，当在提升NTSC效果时亦会使其亮度同时降低。传统黄色荧光粉的放射 波长多限制在约540nm~570nm之间，故红色荧光粉的放射波长需达约650nm以上才能达 到接近NTSC为80 %的效果，因此为了要提升NTSC色域范围，红色荧光粉的放射波长理论上 须往较长的放射波长方向进行调整。进一步地，若要使NTSC效果大于80%，黄色荧光粉亦 需更换为放射波长小于约540nm以下的绿色荧光粉。然一体两面，上述提升NTSC效果的作 法皆会导致整体亮度下降；而为了单方面提升亮度又必须选择更大尺寸的蓝色发光二极管 芯片，进而使成本及消耗功率提商。
[0004] 如下表所示，此即利用传统1113结构的氮化物红色荧光粉例如（Ca, Sr) AlSiN3:Eu2+，搭配一般常用的绿色荧光粉所进行的实验，其中由（Ca, Sr)任一或Eu的浓度 可调整激发波长，且浓度越高其波长越长。由于绿光的纯度尚可接受，因此整体NTSC色域 效果并不差，然在此条件下其发光效率相较于1201m/W(亦即每瓦（W)的光通量为120流明 (Im))比对标准下，普遍仅能达约70%的亮度表现。
[0006] 另外，若将绿色荧光粉置换成黄色荧光粉，而红色荧光粉仍采用1113结构的氮化 物，其亮度表现虽可大幅提升，但其NTSC效果则明显衰退严重，即如下表所示。
[0008] 因此，本发明致力于兼顾NTSC效果与亮度表现，且对于提升NTSC的传统作法反其 道而行选择了大于约540nm放射波长的黄色荧光粉搭配约630nm放射波长的红色荧光粉， 在不需更换更大尺寸的蓝色发光二极管的原封装条件下即能达到NTSC超过80%的效果且 兼顾整体LED亮度。借此降低整体制造工艺成本，同时亦能提升较佳的色域及发光效率表 现。
【发明内容】
[0009] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种可应用至背光源的LED发光结构，且该结 构可供业者任意搭配各式彩色滤光片后显示多种色彩表现，且在呈现效果上可达到白光 D65标准，而对于NTSC的色域表现及发光效率亦皆能同时获致极高的显示水平。
[0010] 为达上述目的，本发明提出一种应用至背光源的LED发光结构，包含：基座；蓝光 发光二极管芯片，其设于该基座上；红色荧光粉，并借由吸收自该蓝光发光二极管芯片所 发射的蓝光而激发出红光；黄色荧光粉，借由吸收自该蓝光发光二极管芯片所发射的蓝光 而激发出黄光；及封胶，用以封装该蓝光发光二极管芯片、该红色荧光粉和该黄色荧光粉； 其中该红色荧光粉所被激发出的光为波长约630nm的红光，且主波长半波宽小于约10nm， 该黄色突光粉所被激发出的黄光波长约540nm~550nm，且该黄色突光粉相对于该红色突 光粉掺杂比例范围控制在（2. 33~1) :1，而使该蓝光发光二极管芯片发出的蓝光、该红色 荧光粉所激发出的红光，和该黄色荧光粉所激发出的黄光于相互混合后形成的白光落于 CIE1931 色度坐标上 ccyl. 8*ccx_0. 12、ccyl. 8*ccx_0. 336、ccyO. 33 及 ccyO. 15 所围成的 区域范围内，其中ccx代表CIE1931色度坐标X轴；ccy代表CIE1931色度坐标Y轴。
[0011] 为达以上的特性，其中该红色荧光粉的化学通式为T2XF6 = Mn4+,且T可选自Li、Na，、 K、Rb其中之一；而X可选自Ge, Si, Sn, Zr, Ti其中之一。且该黄色荧光粉的材质其化学式 可采用（Sr，Ba，Ca)2Si04:Eu。
[0012] 利用前述背光源所得的白光强度及色域坐标位置属性，可再进一步结合彩色滤光 片供显示模块使用，而当该白光通过该彩色滤光片后将形成三原色光，即红、蓝、绿光，其中 蓝光落于CIE1931色度坐标（0. 15±0. 05, 0. 08±0. 05)所界定的四方型区域中；红光落于 CIE1931色度坐标（0. 67±0. 05, 0. 3±0. 05)所界定的四方型区域中；而绿光落于CIE1931 色度坐标（〇. 30±0. 05, 0. 63±0. 05)所界定的四方型区域中。
[0013] 又由于本发明的技术特征主要是关于白光背光源效果呈现的改善，因此对于不同 类型的基座皆可适用，例如该基座可为平板结构或杯体结构。
[0014] 本发明的功效在于提供一种应用至背光源的LED发光结构，以蓝光发光二极管芯 片所发出的蓝光激发黄色荧光粉与红色荧光粉，并于光色混合后形成白光，借此可供显示 器领域应用而使NTSC效果达80%以上，且以1201m/W(亦即每瓦（W)的光通量为120流明 (Im))为比对标准下，本发明亦可同时兼顾发光效率达80 %以上。
[0015] 下面结合附图对本发明的应用至背光源的LED发光结构作进一步说明。
【附图说明】
[0016] 图1为本发明基板为杯体结构的第一实施例剖面示意图；
[0017] 图2为本发明基板为杯体结构的第二实施例剖面示意图；
[0018] 图3为本发明基板为平板结构的第一实施例剖面示意图；
[0019] 图4为本发明基板为平板结构的第二实施例剖面示意图；
[0020] 图5为本发明与公知技术相对于红、蓝、绿彩色滤光片的光谱比较图。
[0021] 附图标记说明：1-应用至背光源的LED发光结构；11-基座；12-蓝光发光二极管 芯片；13-红色荧光粉；14-黄色荧光粉；15-封胶。
【具体实施方式】
[0022] 以下是实施例，但本发明的内容并不局限于这些实施例的范围。
[0023] 请参阅图1及图2,分别为本发明基板为杯体结构的第一及第二实施例剖面示意 图；以及请一并参阅图3及图4,分别为本发明基板为平板结构的第一及第二实施例剖面 示意图。如图所示，本发明应用至背光源的LED发光结构1，包含：基座11、蓝光发光二极 管芯片12、红色荧光粉13、黄色荧光粉14及封胶15。其中该基座11可为平板结构（参 照图3、图4)或杯体结构（参照图1、图2)。而无论是平板结构或杯体结构，对于本发明 的具体实施而言皆有其适用性。又该蓝光发光二极管芯片12设于该基座11上，该红色 荧光粉13其化学通式为T2XF6 = Mn4+,且T可选自Li、Na,、K、Rb其中之一；而X可选自Ge, Si, Sn, Zr, Ti其中之一。至于该黄色荧光粉14则选择一般业界常用的硅酸盐类荧光粉即 可，例如（Sr, Ba, Ca)2Si04:Eu。由于显示器业者在选择以白光发光二极管为背光源时，皆 会要求该背光源于显示器终端表现时可符合所欲达到的标准白光位置以及NTSC色域表现 与整体发光效率。因此，在搭配一彩色滤光片（图未显示）后若白光的标准欲控制落点于 CIE1931色度坐标D65位置，本发明的该黄色荧光粉14受蓝光激发后的黄光波长需控制于 约540nm~550nm ;该红色荧光粉13受蓝光激发出的红光波长为约630nm，且主波长半波宽 小于约10nm。借此可使该蓝光发光二极管芯片12发出的蓝光、该红色荧光粉13所激发出