JP2009054563A - 白色ledを利用した面光源及びこれを具備したlcdバックライトユニット - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、白色LEDを利用して全体的に均一な白色光を得ることができる面光源及びこれを具備したLCDバックライトユニットを提供すること。
【解決手段】本発明による面光源100は、所定の間隔で離隔され配列された複数の白色LED110を含み、上記複数の白色LED110は各白色LED110とそこから最短距離に配置された任意の白色LED110との組み合わせからなるLEDユニットの中心光量が、各白色LED110から出る光量の総計を平均した値の80%〜120%になるように配列される。本発明は上記の白色LED110を利用した面光源100を有するLCDバックライトユニットを提供する。
【選択図】図3

Description

本発明は、白色LEDを利用した面光源及びこれを具備したLCDバックライトユニットに関するもので、より詳細には、白色LEDを利用して全体的に均一な白色光を得ることができる面光源及びこれを具備したLCDバックライトユニットに関するものである。
LCDのバックライトの光源として従来から使用されている冷陰極蛍光ランプ(Cold Cathode Fluorescent Lamp:CCFL)は水銀ガスを使用するため、環境汚染を引き起こす可能性がある。また、応答速度が遅く、色再現性が低い上、LCDパネルの軽薄短小化に適切ではないという短所がある。
これに比べLEDは環境にやさしく、応答速度が数ナノ秒と高速応答が可能であり、ビデオ信号ストリームに効果的で、インパルシブ(impulsive)駆動も可能である。また、色再現性が100%以上であり、赤色、緑色、青色LEDの光量を調節することで輝度、色温度等を任意で変更できる上、LCDパネルの軽薄短小化に適合した長所を有する。これらの背景から、LEDは最近LCDパネル等のバックライト用光源として積極的に採用されている。
このようにLEDを採用したLCDバックライトは、光源の位置によりエッジ型バックライトと直下型バックライトに分けることができる。エッジ型バックライトは横の長さが長いバー形状の光源が側面に位置し導光板を利用してLCDパネルの全面に光を照射する方式を採択したもので、直下型はLCDパネルの下部に位置しLCDパネルと略同じ面積を有する面光源から直接LCDパネルの全面に光を照射する方式を採択したものである。
図1及び図2は、従来の面光源の赤色R、緑色G及び青色Bの各LEDの配列を示した図である。
従来の直下型LCDパネルに使用される面光源10は、赤色R、緑色G及び青色Bの光を混合し白色光を生成するために、図1に図示したように赤色、緑色及び青色の各LED11,12,13が三角形の頂点に近接して配置されているLEDユニットUを四角形の4つの頂点のそれぞれに配列するか、または図2に図示されたように、上記したようなLEDユニットUを三角形の3つの頂点のそれぞれに配列して構成する。しかし、上記のようなLEDユニットUを図1に図示したように四角形状に配列する場合、赤色LED11が偏りディルプレイからみると赤色ラインがみえるようになる。
一方、図2に図示したように、三角形状に配列する場合には比較的に赤色、緑色及び青色が均等に配置されるが、赤色、緑色及び青色LED11,12,13の各光源は、元来のLEDユニットUで白色光を出すために合わせられているため、周りのLEDユニットUの残り二つの光源とのレベルを合わせるために、LEDユニットU間のバランスも合わせなければならず、結局、バックライトユニットの光源全体に亘って相互バランスを合わせなければならない。これは製品の生産を困難にするか、製品の品質を低下させる要因となる。
また、赤色、緑色及び青色LEDの光量の差のため、色の均一度(uniformity)が良くないか、色均一性(color uniformity)が良くても明暗の均一度が悪くなる。
例えば、部分的に赤色がみえたり、一部分が青色で暗くみえたりする現象が発生する。また、温度の上昇によって、各LEDの色相がより濃くなり、白色面光源としての機能が損なう場合がある。
従って、このような従来の面光源10及びこれを採用したLCDバックライトユニットの場合、色の混ざり度合いに限界があり白色光の均一な分布を得ることができないという問題点がある。
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、その目的の一つは、白色LEDを利用して全体的に均一な白色光を得ることができる面光源及びこれを具備したLCDバックライトユニットを提供することにある。
本発明の他の目的は、白色LEDを利用して全体的に均一な白色光を得ることができる面光源を具備したLCDバックライトユニットを提供することにある。
本発明の一側面は、複数の白色LEDを所定の間隔で離隔させて配列し、各白色LEDとそこから最短距離に配置された任意の白色LEDとの組み合わせからなるLEDユニットの中心光量が、各白色LEDから出る光量の総計を平均した値の80%〜120%になるように、上記白色LEDの配列を調節したことを特徴とする白色LEDを利用した面光源を提供する。
上記白色LEDは、青色LEDチップと、上記青色LEDチップにより励起され赤色光を発する赤色蛍光体と、上記青色LEDチップの周囲に配置され上記青色LEDチップにより励起されて緑色光を発する緑色蛍光体を含むことができる。
好ましくは、上記白色LEDに使用される青色LEDは周波長(dominant wavelength)が430〜456nmである光を放出するLEDであることができる。
好ましくは、上記赤色蛍光体が発する赤色光の色座標はCIE1931色座標系を基準に4つの頂点(0.6448、0.4544)、(0.8079、0.2920)、(0.6427、0.2905)及び(0.4794、0.4633)により囲まれた領域内にあり、上記緑色蛍光体が発する緑色光の色座標はCIE1931色座標系を基準に4つの頂点(0.1270、0.8037)、(0.4117、0.5861)、(0.4197、0.5316)及び(0.2555、0.5030)により囲まれた領域内にあることができる。
好ましくは、上記青色チップの発光スペクトラムの半値幅(FWHM)は10〜30nmで、緑色蛍光体の半値幅は30〜100nmで、赤色蛍光体の半値幅は50〜200nmであることができる。
本発明に採用される白色LEDは周波長(dominant wavelength)が250〜420nmであるUV LEDチップと、上記UV LEDチップの周囲に配置され赤色光を発する赤色蛍光体と、緑色光を発する緑色蛍光体と、青色光を発する青色蛍光体を含むことができる。
上記白色LEDの配列は、上記白色LEDの間の行ラインの間隔及び列ラインの間隔は8.2〜70mm範囲にあることができ、上記白色LEDの配列の調節は、上記白色LEDの間の行間隔、列間隔及び配置角度を調節することにより行われることができる。
上記LEDユニットは多角形、円形及びこれらの組み合わせにより構成された群から選ばれる一つの形状であることができる。
上記赤色蛍光体は窒化物(nitride)系組成のCaAlSiN3:Eu、または硫化物(sulfide)系組成の(Ca、Sr)S:Euであることができる。
上記緑色蛍光体はケイ酸塩(silicate)系組成の(Bax、Sry、Mgz)SiO4:Eu2+、F、Cl(0<x、y≦2、0≦z≦2、0ppm≦F、Cl≦5000000ppm)、硫化物(sulfide)系組成のSrGa24:Eu及び窒化物(nitride)系組成のβ−SiAlONから構成されたグループから選ばれる一つであることができる。
本発明の他の側面は、基板と、上記基板上に具備された反射板と、上記反射板上に具備され、複数の白色LEDを所定の間隔で離隔させ配列し、各白色LEDとそこから最短距離に配置された任意の白色LEDとの組み合わせからなるLEDユニットの中心光量が、各白色LEDから出る光量の総計を平均した値の80%〜120%になるように、上記白色LEDの配列を調節した面光源と、上記面光源上に具備され上記面光源から入射された光を均一に拡散させる拡散シートと、上記拡散シート上に具備され上記拡散シートから拡散された光を集光する集光シートを含むLCDバックライトユニットを提供する。
好ましくは、上記集光シート上に具備された保護シートをさらに含むことができる。
本発明のさらに他の実施形態は、それぞれ少なくとも一つの第1及び第2コネクタが形成された配線基板と上記配線基板上に実装されm個の列とn個の行のマトリックスに配列されたm×n個の白色LEDチップ(m及びnはそれぞれ2以上の正の整数)を有する複数のLEDモジュールを含む。ここで、上記m×n個のLED光源は複数の単位ブロックに分かれ、上記複数のブロックは上記白色LEDチップが上記ブロック単位で独立して駆動されることができるように上記第1及び第2コネクタに連結され、上記m×n個の白色LEDは各白色LEDチップとそこから最短距離に配置された任意の白色LEDチップとの組み合わせからなるLEDユニットの中心光量が、各白色LEDチップから出る光量の総計を平均した値の80%〜120%になるように配列される。
好ましくは、上記複数のブロックは上記第1コネクタに共通に連結され、上記第2コネクタは上記各モジュールのブロック数と同じ数で、上記複数のブロックは上記複数の第2コネクタにそれぞれ連結されることができる。
好ましくは、上記LEDモジュールは2〜28個で、上記各モジュール当り1〜28のブロックで構成され、上記各ブロックには2〜240個の白色LEDが配列されることができる。
本発明による白色LEDを利用した面光源及びこれを具備したLCDバックライトユニットによると、白色LEDの適切な配列を通して面内に全体的に均一な白色光を得ることができる。そして、赤色、緑色及び青色LEDの組み合わせからなる従来の面光源とは異なり、本発明ではワンチップ(one−chip)、即ち、白色LEDのみを使用するため、LEDの配列に制約が少なく、製作が簡単で回路の構成が単純であるという長所がある。
また、本発明はLCDパネルの全面に均一な白色光を提供することができ、より鮮明なLCD映像を具現することができる効果がある。
以下、添付の図面を参考し本発明の実施例について、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。
白色LEDを利用した面光源
先ず、図3及び図4を参考して本発明の実施例による白色LEDを利用した面光源について詳細に説明する。
図3及び図4は、本発明による面光源の白色WのLED配列を示した図である。
図3及び図4に図示したように、本発明による白色LEDを利用した面光源100は、複数の白色WのLED110を所定の間隔で離隔させて配列する。
ここで、図示はしていないが、上記白色LED110は、青色LEDチップと、赤色蛍光体及び緑色蛍光体で構成されるか、紫外光(UV)のLEDチップと赤色蛍光体、緑色蛍光体及び青色蛍光体で構成されることが好ましい。
上記赤色蛍光体としては、窒化物(nitride)系組成のCaAlSiN3:Euまたは硫化物(sulfide)系組成の(Ca、Sr)S:Eu等を使用することが好ましい。
また、上記緑色蛍光体としてはケイ酸塩(silicate)系組成の(Bax、Sry、Mgz)SiO4:Eu2+、F、Cl(0<x、y≦2、0≦z≦2、0ppm≦F、Cl≦5000000ppm)、硫化物(sulfide)系組成のSrGa24:Euまたは窒化物(nitride)系組成のβ-SiAlON等を使用することが好ましい。
また、上記青色蛍光体はケイ酸塩(silicate)系組成物質、硫化物(sulfide)系組成物質、窒化物(nitride)系組成物質及びアルミン酸塩(aluminate)系組成物質から構成されたグループから選ばれる一つであることを特徴とする。
このように、白色LED110を使用して白色光を具現する場合、ワンチップ(one−chip)を使用しているため、既存の赤色、緑色及び青色LED11,12,13を利用した白色光の具現方式により製作が簡単で回路の単純な構成が可能であるという長所がある。
特に、本発明では上記白色LED110の配列、例えば上記白色LED110の行ラインLcの間隔D1、上記白色LED110の列ラインLrの間隔D2及び配置角度θを調節することにより、各白色LED110とそこから最短距離に配置された任意の白色LED110との組み合わせからなるLEDユニットUの中心Cにおいて、上記中心Cの光量が、各白色LED110から出る光量の総計を平均した値の80%〜120%になるようにする。
ここで、上記LEDユニットUは、図3に図示したような三角形状を有することもでき、または図4に図示したような四角形状を有することもできる。従って、上記LEDユニットUの中心Cは、三角配置した3個の白色LED110の重心になることもでき(図3参照)、または四角配置した4個の白色LED110の重心になることもできる(図4参照)。
従来とは異なり、白色光源を利用して図3または図4のように配列し、各三角形以上の多角形配列になるとき、各光源から最短距離にある光源ユニット(図3及び図4における共通領域に影響を与える周辺のLED)の中心光量が各光源から出る総光量を平均した光量の80〜120%になる配列にした時、図6aで分かるように最適な均一度(uniformity)を確認することができる。
上記LEDユニットUの形状は、上記のような形状のみに限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で、例えば三角形以上の多角形、円形及びこれらの組み合わせにより構成された群から選ばれる一つの形状を含み、多様に変更されることができる。
全ての測定基準をLEDの中央にする場合に、図3でaは20〜140mmで、b、cは15〜90mm(b、cが同一の場合、最適の均一度になり、b+cはaより大きくなければならない)の範囲で調節されることが好ましい。また、θは各白色LEDアレイの行ラインLcを基準に他の行ラインに位置した隣接した白色LEDに対する角度を示し(例えば、白色LEDアレイのライン(Lc)に対するbまたはcが成す角度)、図3でθは70〜110°を有する構造で最適の配列を見出すことができる。D1、D2は8.2〜70mm範囲で最適の均一度を見出すことができる。
これと同様に、図4のようにθが略90°である配列の条件でもD1、D2は8.2〜70mm範囲で最適の配列を見出すことができる。
上述の配列は、以下のような条件の光源を使用することが好ましい。この場合、優れた色再現性及び輝度の向上効果を期待することができる。
本発明において好ましく採用できる白色LED光源は、青色チップ(Blue Chip)の場合、周波長(dominant wavelength)が430〜456nmの青色LEDチップと、上記青色LEDチップの周囲に配置され上記青色LEDチップにより励起されて赤色光を発する赤色蛍光体と、上記青色LEDチップの周囲に配置され、上記青色LEDチップにより励起されて緑色光を発する緑色蛍光体を含む。
好ましい実施形態で、上記赤色蛍光体が発する赤色光の色座標はCIE1931色座標系を基準に4つの頂点(0.6448、0.4544)、(0.8079、0.2920)、(0.6427、0.2905)及び(0.4794、0.4633)により囲まれた領域内にあり、上記緑色蛍光体が発する緑色光の色座標はCIE1931色座標系を基準に4つの頂点(0.1270、0.8037)、(0.4117、0.5861)、(0.4197、0.5316)及び(0.2555、0.5030)により囲まれた領域内にあることができる。
上記白色LED光源を採用したLCDバックライトユニットはCIE1976色度図(CIE1976 chromaticity)上でs−RGB領域に該当する色座標の領域のように高い色再現性を示すことができる(図9参照)。このような高い色再現性は冷陰極蛍光ランプ(‘CCFL BLU’)と赤色、青色、緑色LEDの組み合わせ(‘RGB LED BLU’と表示)では無論、従来の‘青色LEDチップ−赤色及び緑色蛍光体'の組み合わせでは達成できないものであった。
また、好ましくは、青色LEDチップの発光スペクトラムの半値幅(FWHM)は10〜30nmで、緑色蛍光体105の半値幅は30〜100nmで、赤色蛍光体の半値幅は50〜200nm程度であることができる。各光源が上記した範囲の半値幅を有することにより、より良い色均一性及び色品質の白色光を得ることができる。このような半値幅の条件のみでも白色LED光源の性能を向上させるのに有益であるが、上述の青色LEDチップの周波長と赤色蛍光体及び緑色蛍光体の色座標の条件と結合されることにより、より有益に使用することもできる。
特に、青色LEDチップの周波長と半値幅をそれぞれ430〜456nm及び10〜30nmと限定することにより、CaAlSiN3:Eu赤色蛍光体の効率と(Bax、Sry、Mgz)SiO4:Eu2+、F、Cl(0<x、y≦2、0≦z≦2、0ppm≦F、Cl≦5000000ppm)緑色蛍光体の効率を大きく向上させることができる。
即ち、本発明は白色LED110を利用することにより、従来の赤色、緑色及び青色LEDを利用する面光源に比べ、LED110の配列に制約が遥かに少ないという長所がある。
また、本発明では、上記のようにLEDユニットUの中心Cの光量が各白色LED110から出る光量の総計を平均した値の80%〜120%になるようにすることにより、面内で均一な光量を得ることができ、安定した生産及び品質を具現することができる。
ここで、上記LEDユニットUの中心Cの光量が各白色LED110の光量の総計を平均した値の80%より少ない場合、各白色LED110に必要な電力の効率が落ち、却って温度が上昇して消費電力の上昇とともに均一度の低下も招く。また、120%より大きい場合には、明るさを向上することはできるが、白色LED110を多く使用することになるため、コストと製造の面で不利であるという短所がある。
従って、本発明では、中心Cの光量が上記の数値範囲となるように白色LED110の配列を調節することにより最適の均一度を得ることができる。
白色LEDを利用した面光源を具備したLCDバックライトユニット
上述のような面光源は、LCDでLCDパネルの後面の光を照射するLCDバックライトユニットに採用することができる。
以下、図5を参考して本発明の白色LEDを利用した面光源を具備したLCDバックライトユニットに対して詳細に説明する。
図5は本発明による白色LEDを利用した面光源を具備したLCDバックライトユニットを示した分解側面図である。
図5に図示したように、LCDパネル270の後面に配置される本発明によるLCDバックライトユニット200は基板210と、上記基板210上に具備された反射板220及び白色LED110から構成された面光源を含む。上記反射板220は上記白色LED110から放出された光を上部に反射させる役割を担う。
上記面光源は反射板220上に具備され、図3及び図4で上述したように複数の白色LED110を所定の間隔で離隔させて配列し、各白色LED110とそこから最短距離に配置された任意の白色LED110との組み合わせからなるLEDユニットUの中心光量が、各白色LED110から出る光量の総計を平均した値の80%〜120%になるように、上記白色LED110の間の行間隔D1、列間隔D2及び配置角度θを調節したものである。
上記反射板220の縁上には、傾斜面235を有する側壁230が上記白色LED110を囲むように形成されることもできる。このとき、上記白色LED110から側方向に放出される光を上部に放出することができるように、上記側壁230の傾斜面235に反射物質がさらに塗布されることが好ましい。
上記面光源上には、面光源から入射された光を均一に拡散させ光が部分的に密集することを低減する拡散シート240が具備されている。
上記拡散シート240上には、上記拡散シート240から拡散された光を上記LCDパネル270の平面に垂直な方向に集光する集光シート250が具備されている。
ここで、上記集光シート250上には、下部の光学構造物を保護するための保護シート260がさらに具備されることができる。上記保護シート260は上記集光シート250の表面を保護する上、光の分布を均一にするために光を拡散させる役割も担う。
上記保護シート260上にはLCDパネル270が設置される。このような本発明によるLCDバックライトユニット200は、白色LED110を利用した面光源でLCDパネルの全面に均一な白色光を提供することにより、より鮮明なLCD映像を得ることができる。
分割駆動のLCDバックライトユニット
上述の白色LED配列は、分割駆動のLCDバックライトユニットにも適用されることができる。
本実施形態で、上記基板210は、正、負の電流を流すことができる少なくとも一つの第1及び第2コネクタが形成された配線基板であることができ、上記配線基板上に実装されてm個の列とn個の行のマトリックスに配列されたm×n個の白色LED(m及びnはそれぞれ2以上の正の整数)を有する複数の白色LEDモジュールを含み、上記m×n個のLED光源は複数の単位ブロックに分かれ、上記複数のブロックは上記LEDチップが上記ブロック単位で独立的に駆動されることができるように上記コネクタに連結されたLCDバックライトユニットを提供する。
分割駆動のためのコネクタの連結構造で、上記複数のブロックは上記第1コネクタに共通に連結され、上記第2コネクタは上記各モジュールのブロック数と同じ数で、上記複数のブロックは上記複数の第2コネクタにそれぞれ連結されることができる。
本実施形態による分割駆動のLCDバックライト装置で、LEDモジュール数、上記LEDモジュールのブロック数及び/または上記ブロック当り白色LEDチップ数を適切に調節することにより分割駆動のLCDバックライト装置に必要な光量に適切なLEDチップ数と配列を提供することができる。
好ましくは、上記LEDモジュールは2〜28個で、上記各モジュール当り1〜28のブロックで構成され、上記各ブロックには2〜240個の白色LEDが配列されることができる。
特に、上記LCDバックライトユニットが40インチの規格に使用される場合に、上記LEDモジュールは1〜14個のブロックを含むことができる。46インチの場合には、上記LEDモジュールは1〜15個のブロックを含むことができる。TV46インチのLCDを基準に画面の大きさ(active area)を1020×580mmとしたとき、1ブロック当り2〜240個のLEDを使用すると考えると、全体の使用LED数は4〜100800個を使用することができる。
一方、より大型のバックライト装置である場合には、モジュール数自体を増加させることにより容易に必要なLEDチップ数を採用することができる。具体的には、上記LEDモジュールは1〜28個のブロックを有し、上記LEDモジュールの各ブロックには2〜240個の白色LEDが配列されたものであることができる。
特に、上記LCDバックライトユニットが52インチの場合に、上記LEDモジュールは4〜12個であることが好ましく、上記LCDバックライトユニットが57インチの場合には、上記LEDモジュールは6〜20個であることが好ましい。
図7に図示されたように、本実施形態による分割駆動のLCDバックライトユニット300は4個のLEDモジュール320を含む。上記LEDモジュール320は配線基板311と上記配線基板311上に搭載された複数のLEDチップ310を含む。上記LEDチップ310は白色LEDで4個の列(row)と9個の行(column)のマトリックスに配列された形態で例示されている。
上記LEDモジュール320は、6個のブロックB1−B6に分けることができる。本発明でLEDモジュール320を構成するブロックB1−B6は個別的に駆動されることができる単位を意味する。
本実施形態のように、各ブロックB1−B6内のLEDチップ310は直列に連結されることができる。ここで、ブロック単位別にLEDチップ310の分割駆動ができるように各ブロックB1−B6の回路の少なくとも一端は個別的なコネクタに連結される。
このような分割駆動のための連結のために、上記LEDモジュール320の配線基板311はそれぞれ2個の第1コネクタ312と6個の第2コネクタ314a,314b,314cを含んだ形態で例示されている。上記第1及び第2コネクタ312,314a,314b,314cは相互に異なる極性に連結されて外部電圧をLEDチップ310に提供する役割を担う。
図8には図7に図示された分割駆動のLCDバックライト装置のモジュールで分割駆動のための回路形態が図示されている。
図8を参照すると、上記LEDモジュール320は配線基板311と上記配線基板311上に4個の列と9個の行のマトリックスに配列された複数のLEDチップ310を含む。
上記LEDモジュール320で、上記LEDチップ310は図8で説明したように6個のブロックB1−B6に分かれる。
本実施形態では、第1及び第2番目の列で3個の行単位でそれぞれ6個の白色LEDチップ310が第1〜第3ブロックB1−B3を形成し、これと同様に第3及び第4番目の列で3個の行単位でそれぞれ6個の白色LEDチップ310が第4〜第6ブロックB4−B6を形成する。
各ブロックのLEDチップ310は相互に直列に連結された構造を有する。第1〜第3ブロックB1、B2、B3の直列回路で(+)端は第1コネクタP1に共通に連結され、(−)端はブロック単位に分かれて3個の個別の第2コネクタP21,P22,P23にそれぞれ連結される。
これと同様に、第4〜第6ブロックB4,B5,B6の直列回路で(+)端は第1コネクタに共通に連結され、(−)端はブロック単位に分かれて3個の個別の第2コネクタにそれぞれ連結される。ここで、図8のP1及びP21,P22,P23はそれぞれ図7に図示された第1及び第2コネクタに対応する要素と理解されることができる。
このように、本発明による分割駆動のLCDバックライトユニットはブロック単位で分割駆動に必要な構造を具現すると同時に、大きく3個の単位で必要なLED数を調節することができる。
より具体的には、上記分割駆動のLCDバックライトユニットは全体的に均一な照光のために複数の列と行からなるマトリックス構造で白色LEDを配列し、LEDモジュール数と、上記LEDモジュール内において分割駆動構造で提供されるブロック数と、各ブロックのLEDチップ数を適切に調節して面積に必要な適切なLEDチップ数を容易に提供することができる。これにより、必要な数で適切な稠密度を有するように容易に配列が可能で、結果的に中大型ディルプレイで局所輝度制御(local dimming)効果と全体的な色均一度を効果的に改善することができる。
以下、バックライト装置(BLU)のサイズに応じた適切なLED数とそれによる各単位別(LEDモジュール、ブロック、ブロック当りチップ)の調節範囲に対する選択について説明する。
ここでは、代表的なディスプレイの大きさとして、40インチ、46インチ、52インチ及び57インチを例示する。
先ず、各BLUサイズに対する総要求光量(単位:lumens)はそれぞれ7000、8000、93000、13000に設定されることができる。このような総要求光量を満たすことができるLEDチップ数は表1に示すように、単位LEDチップの光量により決定されることができる。
一般的に使用される4、8、10、15ルーメンスのLEDチップで、必要な数を下記の表1のように示すことができる。
表1に示したように、使用されるLEDチップの単位光量により要求されるLEDチップ数は多少差異があることができる。このような多くの数のLEDチップは色均一度及び輝度を考慮し最適の稠密度を有することができるように適切な配列を有する必要がある。
このような配列が多様な面積及び数により容易に具現されることができるように、本発明ではLEDモジュール数、モジュール当りブロック数、ブロック当りLEDチップ数を適切に選び最適の輝度及び色均一度の条件を得ることができる方案を提供する。
表1に示した条件を満たすために、各BLUサイズでLEDモジュール数、モジュール当りブロック数、ブロック当りLEDチップ数は下記の表2のように選ばれることができる。
中型サイズに該当する40インチ、46インチの場合には、上記LEDモジュール数とブロック当りLEDチップ数が同じ範囲で選ばれることができ、上記LCDバックライト装置は40インチの場合には、上記LEDモジュールを4〜14個のブロックで構成し、上記LCDバックライト装置は46インチの場合には上記LEDモジュールを5〜15個のブロックで構成することができる。無論、必要によって異なる調節因子、即ち、モジュール数とブロック当りチップ数を表2に示した範囲で適切に異なるように選ぶことができる。
また、比較的に大型サイズに該当する52インチ、57インチの場合には、上記LEDモジュールのブロック数は6〜28個の範囲で、上記LEDモジュールの各ブロックに対するLEDチップ数は6〜24個の範囲で選ぶことができる。モジュール数は、好ましくは、上記LCDバックライト装置は52インチの場合には上記LEDモジュールは6〜12個であることができ、上記LEDバックライト装置は57インチの場合に、上記LEDモジュールは6〜20個であることができる。
無論、上記の分割駆動のLCDバックライトユニットに使用される光源は上述のように白色LED光源("白色LEDを利用した面光源"参照)のうち、いずれかの形態であることができる。
以上で本発明の好ましい実施例に対して詳細に説明したが、当該技術分野において通常の知識を有する者であれば、これから多様な変形及び均等な他の実施例が可能であるという点を理解することができる。従って、本発明の権利範囲は開示の実施例に限定されるものではなく、上述の請求範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の様々な変形及び改良の形態または本発明の権利範囲に属するものである。
従来の面光源の赤色R、緑色G及び青色BのLED配列を示す図である。 従来の面光源の赤色R、緑色G及び青色BのLED配列を示す図である。 本発明による面光源の白色WのLED配列を示す図である。 本発明による面光源の白色WのLED配列を示す図である。 本発明による白色LEDを利用した面光源を具備したLCDバックライトユニットを示す分解側面図である。 各白色LEDから出る光量の総計を平均した値の80%乃至120%の場合の光量の均一度実験(uniformity simulation)の結果を示す図である。 光量の総計を平均した値が120%を超える場合の光量の均一度実験の結果を示す図である。 本発明の特定実施形態による分割駆動のLCDバックライトユニットにおける光源配列を示す図である。 図7に図示した分割駆動のLCDバックライトユニットのモジュールで分割駆動のための回路の具現を説明するための図である。 白色LED光源をLCDディスプレイのバックライトユニットに使用した場合に得られる色座標の範囲を示した図である。
符号の説明
100 面光源
110 白色LED
U LEDユニット
C LEDユニットの中心
D1 行間隔
D2 列間隔
θ 配置角度
200 LCDバックライトユニット
210 基板
220 反射板
230 側壁
235 傾斜面
240 拡散シート
250 集光シート
260 保護シート
270 LCDパネル

Claims (16)

  1. 所定の間隔で離隔されて配列された複数の白色LEDを備え、
    前記複数の白色LEDは各白色LEDとそこから最短距離に配置された任意の白色LEDとの組み合わせからなるLEDユニットの中心光量が、各白色LEDから出る光量の総計を平均した値の80%〜120%になるように配列されたことを特徴とする白色LEDを利用した面光源。
  2. 前記白色LEDは、青色LEDチップと、前記青色LEDチップの周囲に配置され、前記青色LEDチップにより励起され赤色光を発する赤色蛍光体と、前記青色LEDチップの周囲に配置され前記青色LEDチップにより励起され緑色光を発する緑色蛍光体を含むことを特徴とする請求項1に記載の白色LEDを利用した面光源。
  3. 所定の間隔で離隔され配列された複数の白色LEDを備え、
    前記複数の白色LEDは、各白色LEDとそこから最短距離に配置された任意の白色LEDとの組み合わせからなるLEDユニットの中心光量が、各白色LEDから出る光量の総計を平均した値の80%〜120%になるように配列され、
    前記白色LEDは、周波長(dominant wavelength)が430〜456nmである青色LEDチップと、赤色光を発する赤色蛍光体と、緑色光を発する緑色蛍光体を含むことを特徴とする白色LEDを利用した面光源。
  4. 所定の間隔で離隔され配列された複数の白色LEDを備え、
    前記複数の白色LEDは、各白色LEDとそこから最短距離に配置された任意の白色LEDとの組み合わせからなるLEDユニットの中心光量が、各白色LEDから出る光量の総計を平均した値の80%〜120%になるように配列され、
    前記白色LEDは、周波長(dominant wavelength)が430〜456nmである青色LEDチップと、前記青色LEDチップの周囲に配置され、赤色光を発する赤色蛍光体と、緑色光を発する緑色蛍光体を含み、
    前記赤色蛍光体が発する赤色光の色座標は、CIE1931色座標系を基準に4つの頂点(0.6448、0.4544)、(0.8079、0.2920)、(0.6427、0.2905)及び(0.4794、0.4633)により囲まれた領域内にあり、
    前記緑色蛍光体が発する緑色光の色座標は、CIE1931色座標系を基準に4つの頂点(0.1270、0.8037)、(0.4117、0.5861)、(0.4197、0.5316)及び(0.2555、0.5030)により囲まれた領域内にあることを特徴とする白色LEDを利用した面光源。
  5. 所定の間隔で離隔され配列された複数の白色LEDを備え、
    前記複数の白色LEDは、各白色LEDとそこから最短距離に配置された任意の白色LEDとの組み合わせからなるLEDユニットの中心光量が、各白色LEDから出る光量の総計を平均した値の80%〜120%になるように配列され、
    前記白色LEDは青色LEDチップと赤色蛍光体及び緑色蛍光体を含み、
    前記青色チップの発光スペクトラムの半値幅(FWHM)は10〜30nmで、緑色蛍光体の半値幅は30〜100nmで、赤色蛍光体の半値幅は50〜200nmであることを特徴とする白色LEDを利用した面光源。
  6. 所定の間隔で離隔され配列された複数の白色LEDを備え、
    前記複数の白色LEDは、各白色LEDとそこから最短距離に配置された任意の白色LEDとの組み合わせからなるLEDユニットの中心光量が、各白色LEDから出る光量の総計を平均した値の80%〜120%になるように配列され、
    前記白色LEDは周波長(dominant wavelength)が250〜420nmである紫外光(UV)のLEDチップと、前記紫外光のLEDチップの周囲に配置され赤色光を発する赤色蛍光体と、緑色光を発する緑色蛍光体と、青色光を発する青色蛍光体を含むことを特徴とする白色LEDを利用した面光源。
  7. 前記白色LEDの配列は、前記白色LEDの間に行ラインの間隔及び列ラインの間隔は8.2〜70mm範囲であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載の白色LEDを利用した面光源。
  8. 前記白色LEDの配列の調節は、前記白色LEDの間の行間隔、列間隔及び配置角度のうち、少なくとも一つを調節することにより行われることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載の白色LEDを利用した面光源。
  9. 前記LEDユニットは多角形、円形及びこれらの組み合わせにより構成された群から選ばれる一つの形状を有することを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載の白色LEDを利用した面光源。
  10. 前記赤色蛍光体は、窒化物(nitride)系組成のCaAlSiN3:Euまたは硫化物(sulfide)系組成の(Ca、Sr)S:Euであることを特徴とする請求項2〜6のいずれか一つに記載の白色LEDを利用した面光源。
  11. 前記緑色蛍光体は、ケイ酸塩(silicate)系組成の(Bax、Sry、Mgz)SiO4:Eu2+、F、Cl(0<x、y≦2、0≦z≦2、0ppm≦F、Cl≦5000000ppm)、硫化物(sulfide)系組成のSrGa24:Eu及び窒化物(nitride)系組成のβ−SiAlONから構成されたグループから選ばれた一つであることを特徴とする請求項2〜6のいずれか一つに記載の白色LEDを利用した面光源。
  12. 基板と、
    前記基板上に配置された反射板と、
    前記反射板上に配置され、所定の間隔で離隔され配列された複数の白色LEDと、
    各白色LEDとそこから最短距離に配置された任意の白色LEDとの組み合わせからなるLEDユニットの中心光量が、各白色LEDから出る光量の総計を平均した値の80%〜120%になるように前記白色LEDが配列された面光源と、
    前記面光源上に具備され、前記面光源から入射された光を均一に拡散させる拡散シートと、
    前記拡散シート上に具備され、前記拡散シートから拡散された光を集光する集光シートと、
    を備えることを特徴とするLCDバックライトユニット。
  13. 前記集光シート上に具備された保護シートをさらに備えることを特徴とする請求項12に記載のLCDバックライトユニット。
  14. それぞれ少なくとも一つの第1及び第2コネクタが形成された配線基板と前記配線基板上に実装されてm個の列とn個の行のマトリックスに配列されたm×n個の白色LEDチップ(m及びnはそれぞれ2以上の正の整数)を有する複数のLEDモジュールを備え、
    前記m×n個のLED光源は、複数のブロック単位に分かれ、前記複数のブロックは前記白色LEDチップが前記ブロック単位で独立的に駆動されることができるように前記第1及び第2コネクタに連結され、
    前記m×n個の白色LEDは所定の間隔で離隔させて配列され、
    各白色LEDチップとそこから最短距離に配置された任意の白色LEDチップとの組み合わせからなるLEDユニットの中心光量が、各白色LEDチップから出る光量の総計を平均した値の80%〜120%になるように、前記白色LEDチップを配列することを特徴とするLCDバックライトユニット。
  15. 前記複数のブロックは、前記第1コネクタに共通的に連結され、前記第2コネクタは前記各モジュールのブロック数と同じ数で、前記複数のブロックは前記複数の第2コネクタにそれぞれ連結されたことを特徴とする請求項14に記載のLCDバックライトユニット。
  16. 前記LEDモジュールは2〜28個であり、前記各モジュール当り1〜28のブロックから構成され、前記各ブロックには2〜240個の白色LEDが配列されたことを特徴とする請求項14に記載のLCDバックライトユニット。
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