背光源模块是液晶显示器最为重要的组件之一，主要是因为液晶分子本身是不发光的。冷阴极荧光灯（CCFL）是目前液晶显示器的主要背光系统。但是，与技术和性能日趋成熟的发光二极管（LED）相比，CCFL存在着色域范围小、功耗大、使用寿命短、含有汞等问题。另外，CCFL是一种散射光源，会浪费掉大量的光；而LED光源的方向性很好，很容易有效地与光导板结合在一起，光源能得到更有效地应用。因此，随着大尺寸液晶显示器的迅速发展和人们对更高画质显示器的要求，近年，历经时间考验的CCFL背光源正在迅速地被LED所取代。从图1可以清楚地看出，以LED为背光源的液晶电视的色彩比以CCFL为背光源的要鲜艳和逼真。最近，韩国三星报道了他们成功开发了color gamut为NTSC标准的143%的LED背光源，而通常的CCFL只有65-75%。当然，CCFL的技术仍然在大步发展中，SONY最近开发了color gamut为103% CCFL背光源（请参考博客http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=49784）。

图1 左为CCFL，右为LED背光源

 

 作为背光源的LED与作为普通照明的LED在发光波谱的要求上是不一致的。前者因为使用滤光片要求RGB发光峰的位置要合理、发光峰的半高宽要窄；而后者则需要连续的光谱以最大限度地拟合太阳光谱。因此，这种差异导致了所应用的发光材料也不相同。相比较而言，背光源所应用的发光材料比较缺乏，特别是合适的绿色和红色的荧光粉。这也是目前液晶电视机的LED背光源主要还是采用单色RGB三种LED组合的方式的原因之一。

我们研究小组在成功开发了绿色和红色氮化物荧光粉的基础上，进一步开发了液晶用LED背光源器件。该器件采用了如下的技术路线：利用蓝色LED芯片（发射波长为450nm）激发绿色b-sialon:Eu和红色CaAlSiN3:Eu荧光粉，得到所需要的白光三波段发光光谱。绿色荧光粉、红色荧光粉以及硅胶的比例为10:1:200。参考例选用YAG:Ce和蓝色LED的组合，称之为两波段LED。

图2是两波段和三波段LED的发射光谱。我们发现，三波段LED的发光峰较两波段LED的适合作为背光源（注：目前手机屏幕的背光源采用的是两波段LED）。经过图3所示的RGB滤光片后，我们得到图4所示的三波段和两波段LED的RGB波谱。从中可以发现，相比较两波段LED，三波段LED波谱中(1)红色荧光粉和绿色荧光粉发光波谱之间分隔得比较开，有效地提高了绿光的纯度；同时，(2)绿色荧光粉发光峰的高能部分比较陡，使得蓝光的纯度也得到改善；另外，（3）红色部分的发光光谱显著红移，导致了红光部分的纯度也获得提高。这三方面的改进造就了所开发的三波段LED的color gamut 达到NTSC标准的92%（CIE 1976），而两波段LED只有72%（如图5所示）。（注：本工作即将发表在Applied Physics Express上）。

目前我们所开发的LED背光源已经应用于Softbank的某款手机和SONY的某款游戏机上，充分让人们体会到了优质、逼真画面所带来的视觉享受。