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随着化合物半导体的不断兴起，特别是近年来迅猛发展的宽禁带化合物半导体，在材料生长、器件工艺及其应用技术等方面的发展，使得半导体发光二极管的发光波长己覆盖可见光范围，并向红外和紫外波段拓展。随着发光效率的不断提升，其应用领域从最初的信号指示、信息显示逐渐发展到景观、生物、医疗等特殊照明，并且大有取代传统白炽灯、荧光灯的趋势，从而最终进入通用照明领域。在液晶显示背光领域，发光二极管的应用也取得了显著的进展。在手机等小尺寸液晶背光技术中已具不可替代地位；在中大尺寸背光方面，如笔记本电脑、液晶显示器及液品电视等，发光二极管已逐渐成为优于传统的冷阴极管背光的新型的理想背光源。随着液晶显示和背光技术的不断发展，发光二极管背光源必将逐渐取代传统型背光模组，成为液晶显示的主流背光源。
发光二极管具有单色性好、响应速率快、高效节能、体积小、寿命长等优点，是理想的彩色点光源。但是在点光源集成为平面光源的设计上，包括混光均匀性、色度均匀性等方面也具有很大挑战。本论文结合国家863半导体照明重大项目，主要就大尺寸液晶显示用发光二极管背光源进行了重点研究，包括光度学、色度学理论，提山了直下式三基色发光二极管的大尺寸液晶背光源的整体设计思想，与京东方科技集团中央研究院合作制作了背光源基本原型。并针对现阶段液晶背光技术发展的一些问题，对背光模式做了进一步改进设计，创新性的提出一种蓝光激发红、绿荧光粉膜层，替换滤色膜结构的背光方案，用以提高液晶显示的光效利用率，同时简化背光源设计等目的。
本文开展工作具体如下：
1)在建立的红、绿、蓝发光二极管的相对光谱模型的基础上，设计出背光源基本原型，包括出光分布、电路排布等设计。
2)提出了一种实现无滤色膜彩色液晶显示的发光二极管背光新方案。采用蓝色发光二极管激发红、绿荧光粉的膜层替换滤色膜结构，以提高液晶显示的光效利用率。
3)基于液晶背光的设计思想，研制了一种发光二极管平面光源。其中心光照度、光均匀度、驱动设计以及散热等效果达到设计要求。
4)提出一种制作荧光粉膜层的工艺方法，使用目前的荧光粉种类以及相关工艺，可在较低成本基础上获得符合要求的薄膜层。
5)采用一种蓝光激发红、绿两种荧光粉的封装新方法，在较大色温范围内获得了高显色性的LED光源，以此制作背光LED阵列，可以改善液晶显示的色度学性能。