作为传统液晶显示器(LCD)的光源使用的冷阴极荧光灯(CCFL)使用可引起环境污染的汞气。此外，CCFL响应速度(response rate)、色彩再现性(color reproducibility)低且不适合用于尺寸较小和重量较轻的LCD面板。
相反，发光二极管(LED)是环境有益的，具有几纳秒的高响应速度，因而对于视频信号流和瞬时驱动是有效的。此外，LED能够100％再现色彩并通过调整红色、绿色、蓝色LED的光量(lightamount)而改变亮度和色温。并且，LED具有适于尺寸较小和重量较轻的LCD面板的优势。因此，最近，LED已作为LCD面板的背光源得到积极地使用。
采用LED的LCD背光根据光源的位置分为侧边式背光和直下式背光。前者中，拉长为棒状(elongated bar shape)的光源设置在LCD面板的边缘从而用导光板将光照射至LCD面板上。后者中，具有与该LCD面板基本相同面积的面光源设置在LCD面板下方从而直接将光照射至该LCD面板上。
图1与2例示了传统面光源的红色(R)、绿色(G)与蓝色(B)LED的排列。
用于传统直下式LCD面板中的面光源10通过将红色(R)、绿色(G)与蓝色(B)光合并在一起而发射白光。因而，如图1中所示，多个LED模块(unit)(U)排列(布置或安排，arrange)围成一个正方形。在每个LED模块(U)中，红色、绿色与蓝色LED 11、12、13设置在近似三角形的各个顶点上。可替代地，如图2中所示，多个LED模块U排列围成一个三角形。然而，当LED模块U排列围成一个如图1中所示的正方形时，红色LED 11以这样的密度设置，即使得一条红色的线出现在显示屏中。
同时，当LED模块U排列围成如图2中所示的一个三角形时，红色、绿色与蓝色LED相对均匀地设置。然而，每个LED模块U中包括红色、绿色与蓝色LED 11、12与13的光源这样排列，即使得LED模块U能够产生白光。因而，为确保光源相对于三角形中与其邻近的其他光源维持适合的亮度水平，LED模块U应该与其他模块平衡且每个LED模块中的光源应该与全部背光模块中其他光源平衡。因而这使得难于制造背光模块或降低了其质量。
并且，红色、绿色与蓝色LED的光量的不同可不利地影响均匀度，或尽管具有良好的色彩均匀度也可降低对比均匀度。
也就是，LED模块显示部分红色或部分蓝色。并且，由于较高的温度，每种色彩变得更暗从而难以确保全部功能的白色面光源。
因此，在传统的面光源10与具有其的LCD背光模块中，色彩叠加具有局限性，从而不能实现均匀分布的白光。

本发明的一方面提供一种使用白色发光二极管(LED)能够产生均匀白光的面光源以及具有该面光源的液晶显示器(LCD)背光模块。
本发明的另一方面提供一种具有使用白色发光二极管能够产生全面均匀白光的面光源的LCD背光模块。
根据本发明的一方面，提供了一种使用白色发光二极管的面光源，该面光源包括：相互之间以预定距离排列的多个白色发光二极管，其中白色发光二极管这样排列，即使得由每个白色发光二极管和与每个白色发光二极管以最近距离设置的相应的任何白色发光二极管限定的发光二极管模块具有一个中心光量，该中心光量的范围相应于白色发光二极管平均光量的80％至120％。
该白色发光二极管可包括：蓝色发光二极管芯片；设置于该蓝色发光二极管芯片周围的红色磷光体，该红色磷光体受蓝色发光二极管芯片激发而发射红光；以及设置于蓝色发光二极管芯片周围的绿色磷光体，该绿色磷光体受蓝色发光二极管芯片激发而发射绿光。
用于白色LED的蓝色LED可具有430nm至456nm的主波长。
由红色磷光体发射的红光可具有落在由基于CIE 1931色度图的四个坐标点(0.6448，0.4544)、(0.8079，0.2920)、(0.6427，0.2905)与(0.4794，0.4633)限定的空间内的色坐标，而由绿色磷光体发射的绿光可具有落在由基于CIE 1931色度图的四个坐标点(0.1270，0.8037)、(0.4117，0.5861)、(0.4197，0.5316)与(0.2555，0.5030)限定的空间内的色坐标。
蓝色发光二极管芯片的发射光谱可具有10nm至30nm的半宽度，绿色磷光体可具有30nm至100nm的半宽度且红色磷光体可具有50nm至200nm的半宽度。
白色发光二极管可包括具有250nm至420nm的主波长的紫外发光二极管芯片，在紫外发光二极管芯片周围发射红光的红色磷光体，发射绿光的绿色磷光体以及发射蓝光的蓝色磷光体。
白色发光二极管可排列在一个矩阵中，该矩阵的列与列和行与行之间分别具有8.2mm至70mm的间距。白色发光二极管可通过调整列间距、行间距，及它们的排列角度中的至少一项加以排列。
发光二极管模块可具有选自多边形、圆形及其组合中的一种的形状。
红色磷光体可以由是氮化物复合物的CaAlSiN3:Eu或硫化物复合物(Ca，Sr)S:Eu表示。
绿色磷光体可以由是硅酸盐复合物物(Bax，Sry，Mgz)SiO4:Eu2+，F，Cl，其中0＜x，y≤2，0≤z≤2，0ppm≤F，Cl≤5000000ppm，是硫化物复合物的SrGa2S4:Eu或氮化物复合物的β-SiAlON(硅铝氧氮材料)表示。
根据本发明的另一方面，提供了一种液晶显示器背光模块，包括：面板(board)；设置在该面板上的反射板；设置在该反射板上的面光源，该面光源包括：相互之间以预定距离排列的多个白色发光二极管，其中这些白色发光二极管这样排列，即使得由每个白色发光二极管和与每个白色发光二极管以最近距离设置的相应的白色发光二极管限定的发光二极管模块具有一个中心光量，该中心光量的范围相对于白色发光二极管平均光量为80％至120％；设置在面光源上均匀地扩散从面光源的入射的光的扩散片；以及设置在扩散片上收集由扩散片扩散的光的集光片(light collecting sheet)。
液晶显示器背光模块可进一步包括设置在集光片上的保护片(protective sheet)。
根据本发明的又一方面，提供了一种液晶显示器背光模块，其包括：多个发光二极管组件(module)，每个发光二极管组件包括一个导电板，该导电板具有形成于其上的至少一个第一连接器和多个第二连接器，和安装在导电板上的m×n个白色发光二极管芯片，该白色发光二极管芯片排列在具有m个行和n个列的矩阵中(m与n分别为至少为2的正整数)，其中m×n个白色发光二极管光源限定为多个区块(block)，这些区块与第一和第二连接器连接从而允许白色发光二极管芯片基于每个区块被独立地驱动，m×n个白色发光二极管芯片相互之间以预定距离排列，且白色发光二极管这样排列，即使得由每个白色发光二极管和与每个白色发光二极管以最近距离设置的相应的白色发光二极管限定的发光二极管模块具有一个中心光量，该中心光量的范围相对于该白色发光二极管平均光量为80％至120％。
这些多个区块可连接于第一连接器，以相同于每个组件中区块的数量形成多个第二连接器，而这些多个区块可与这些多个第二连接器连接。
发光二极管组件可包括2至28个发光二极管组件，每个组件可包括1至18个区块而每个区块可具有排列在其中的2至240个白色发光二极管。
附图说明
上述及本发明的其他方面、特征和其他优势将在以下结合附图的详细描述中得到更清楚地理解，其中：
图1与2示出了传统面光源的红色(R)、绿色(G)与蓝色(B)LED的排列；
图3与4示出了根据本发明示例性实施例的面光源的排列；
图5为示出了根据本发明示例性实施例的具有使用白色发光二极管(LED)的面光源的LCD背光模块的分解侧视图；
图6A示出了当白色LED的平均光量是80％至120％时的光量均匀度的模拟测试结果，以及图6B示出了当白色LED的平均光量多于20％时的光量均匀度的模拟测试结果；
图7示出了根据本发明示例性实施例的分别驱动的液晶显示器(LCD)背光模块中光源的排列；
图8是用于说明图7中所示的分别驱动的LCD背光模块中用于分别驱动的电路结构的视图；以及
图9示出了当在LCD背光模块中使用白色LED光源时获得的色坐标范围。

现在将参考附图对本发明的示例性实施例进行详细描述。
使用白色LED的面光源
首先，将参考图3和4，对根据本发明示例性实施例的使用白色发光二极管(LED)的面光源进行详细描述。
图3和4示出了根据本发明实施例的面光源的白色W LED的排列。
如图3和4中所示，根据本发明的使用白色LED的面光源100包括相互之间以预定距离排列的多个白色W LED 110。
虽然未被示出，每个白色LED 110可由蓝色LED芯片、红色磷光体和绿色磷光体形成。可替代地，白色LED 110可由紫外(UV)LED芯片、红色磷光体、绿色磷光体和蓝色磷光体形成。红色磷光体可使用氮化物复合物CaAlSiN3:Eu，或硫化物复合物(Ca，Sr)S:Eu。同样，绿色磷光体可采用硅酸盐合成物(Bax，Sry，Mgz)SiO4:Eu2+，F，Cl(0＜x，y≤2，0≤z≤2，0ppm≤F，Cl≤5000000ppm)、硫化合成物SrGa2S4:Eu，或氮化物复合物β-SiAlON。
此外，蓝色磷光体由硅酸盐基复合物、硫化物基复合物、氮化物基复合物，与铝酸盐基复合物中之一形成。
如所述，当使用白色LED 110产生白光时，只使用一种芯片比使用红色、绿色与蓝色LED 11、12与13获得白光的传统方法确保了背光模块的制造更加容易且电路的构造更加简单。
具体地说，在本实施例中，多个白色LED通过调整，例如，白色LED 110的行Lc的间距D1、列Lr的间距D2及其排列角度(θ)来排列。白色发光二极管这样排列，即使得由每个白色发光二极管110和与该每个白色发光二极管以最近距离设置的相应的白色LED形成的发光二极管模块U在中心C具有一个光量，该光量的范围相对于白色LED 110平均光量为80％至120％。这里，白色LED 110的平均光量是通过用白色LED 110的数量除总光量而获得的。
这里，LED模块U可具有如图3中所示的三角形形状。可替代地，如图4中所示，LED模块U可具有正方形形状。因此，LED模块U的中心C可为三角形形状(见图3)中的三个白色LED 110的重心，或正方形形状(见图4)中四个白色LED 110的重心。
与传统构造不同，如图3和4中，白色光源排列围成一个包括三角形的多边形。这里，由每个光源和与该每个光源以最近距离设置的相应的光源，即，如图3和4中所示的围绕中心C的LED限定的LED模块具有一个中心光量，即，在中心C中测量的光量，其范围相对于平均光量为80％至120％。这确保了如图6A中所示的最佳均匀度。
LED模块U具有并不局限于前述的一个形状，而可不同地形成为本发明范围内的包括三角形、圆形和它们的组合的多边形中的一种。
当所有测量都是基于LED模块的中心时，图3中，a可为20mm至140mm，b与c可分别在15mm和90mm的范围内调整。即，b与c，相等时，保证了最佳均匀度且b+c应比a大。同样，θ表示位于一个连接白色LED列的行线上的一个白色LED与一个相邻的位于另一个连接白色LED列的行线上的白色LED之间的一个角度。例如，θ表示b或c与连接白色LED的阵列的线L之间的角度。参照图3，θ范围在70°至110°确保了白色LED的最佳排列。当D1，与D2，范围在8.2mm至70mm时，确保了最佳均匀度。
以相同方式，如图4中所示，即使当θ基本上为90°时，D1，与D2范围分别在8.2mm至70mm，以确保最佳排列。
上面所述的排列可使用满足下述条件的光源。期望这种排列产生优良的色彩再现性并提高光亮度。
本实施例的白色LED光源可包括具有430nm至456nm的主波长的蓝色LED芯片，设置在蓝色LED芯片周围并由蓝色LED芯片激发而发射红光的红色磷光体，设置在蓝色LED芯片周围并受蓝色LED芯片的激发而发射绿光的绿色磷光体。
红色磷光体可具有落在由基于CIE 1931色度图的四个坐标点(0.6448，0.4544)、(0.8079，0.2920)、(0.6427，0.2905)与(0.4794，0.4633)限定的空间内的色坐标。绿色磷光体可具有落在由基于CIE1931色度图的四个坐标点(0.1270，0.8037)、(0.4117，0.5861)、(0.4197，0.5316)与(0.2555，0.5030)限定的空间内的色坐标。
使用白色LED光源的LCD背光模块，正如与CIE 1976色度图(见图9)上s-RGB区域相应的色坐标区间所表现的呈现高色彩再现性。高色彩再现性不能通过CCFL BLU，红色、蓝色与绿色LED的组合，即，RGB LED BLU以及蓝色LED芯片，和红色磷光体与绿色磷光体的传统的组合来实现。
此外，蓝色LED芯片的发射光谱具有10nm至30nm的半宽度(半峰宽度)(FWHM)，绿色磷光体105可具有30nm至100nm的FWHM而红色磷光体可具有50nm至200nm的FWHM。每个光源具有上述的FWHM范围，因而产生具有较好色彩均匀度与色彩质量的白光。这种FWHM条件可有益地应用从而提高白色LED光源的性能。这种FWHM范围可与其他条件(如上述的蓝色LED芯片的主波长和红色磷光体与绿色磷光体的色坐标)结合而得到更加有益地应用。
具体地说，蓝色LED芯片可具有设置在430nm至456nm范围内的主波长以及设置在10nm至30nm范围内的FWHM。这极大地提高了CaAlSiN3:Eu红色磷光体的效率与(Bax，Sry，Mgz)SiO4:Eu2+，F，Cl(0＜x，y≤2，0≤z≤2，0ppm≤F，Cl≤5000000ppm)绿色磷光体的效率。
也就是，根据本实施例，使用的白色LED 110相比使用红色、绿色与蓝色LED的传统面光源，可受少得多的限制来排列。
此外，根据本实施例，如上所述，LED模块U在中心C具有一个光量，该光量范围相对于白色LED 110平均光量为80％至120％，因而确保了均匀的光量和稳定的生产与质量。
这里，在LED模块U在中心C具有一个光量，该光量小于白色LED 110平均光量的80％的情况下，白色LED 110的功率效率降低从而提高了温度与消耗功(consumption power)，因而破坏了均匀度。在LED模块U在中心C具有一个大于120％的光量的情况下，亮度能够提高但大量使用的白色LED 110导致高成本，给背光模块的制造造成困难。
因此，在本实施例中，白色LED 110这样排列，即使得LED模块U在中心C具有一个设置为上述范围内的光量，从而获得最佳均匀度。
具有使用白色LED的面光源的LCD背光模块
如上所述面光源可用于从背后照射LCD中的LCD面板的LCD背光模块中。
以下，将参考图5，对具有使用白色LED的面光源的LCD背光模块进行描述。
图5为示出了具有使用白色LED的面光源的LCD背光模块的分解侧视图。
如图5中所示，根据本实施例，设置于LCD面板270后的LCD背光模块200包括面板210，设置在面板210上的反射板220与包括白色LED 110的面光源。反射板220向上反射由白色LED 110发射的光。
面光源设置在反射板220之上。正如参考图3和4所述的，多个白色LED 110相互之间以预定距离排列。白色LED 110通过调整列间距D1，行间距D2或它们的排列角度θ来排列。这里，白色LED110这样排列，即使得由每个白色LED 110和与该白色LED以最近距离设置的相应的白色LED形成的发光二极管模块U具有一个中心光量，该中心光量范围相对于白色LED平均光量为80％至120％。
侧壁230形成在反射板220边缘以围绕白色LED 110。侧壁230具有倾斜面235。这里，侧壁230的倾斜面235可另外与反射材料一起使用，从而确保由白色LED 110发射向侧面的光被向上引导。
扩散片240设置在面光源之上以均匀地扩散从面光源入射的光，从而避免光局部地集中。
集光片250设置在扩散片240之上，在与LCD面板270垂直的方向上收集由扩散片240扩散的光。
这里，保护片260可进一步设置在集光片250之上以保护下面的光路结构。保护片260用于保护集光片250的表面同时对于光的均匀分布也发挥作用。
LCD面板270设置在保护片260上。本实施例的LCD背光模块200通过使用白色LED 110的面光源的功效将均匀的白光发射至LCD面板上，从而保证了清晰的LCD图像。
分别驱动的LCD背光模块
上述白色LED的排列适用于分别驱动的LCD背光模块。
在本实施例中，板210可为导电板，其中形成至少一个第一连接器与多个第二连接器从而使正负电流能够流动。分别驱动的LCD背光模块包括安装在导电板上，排列在具有m个行和n个列的矩阵中(其中m与n是至少为2的正整数)的多个白色LED组件。m×n个LED光源限定为多个区块。这些区块与第一和第二连接器连接从而基于每个区块独立地驱动白色LED芯片。
在用于分别驱动的连接器结构中，区块通常地连接于第一连接器而第二连接器在数量上与每个组件的区块相同。这些区块分别地连接于第二连接器。
在本实施例的分别驱动的LCD背光模块中，LED组件的数量、LED组件的区块的数量和/或每个区块中白色LED芯片的数量可做适当调整从而确保合适数量的LED芯片和用以达到分别驱动的LCD背光模块所必需的光量的排列。
LED组件的数量可为2至28，用于每个组件的区块的数量可为1至28以及用于每个区块的白色LED的数量可为2至240。
具体地说，如果LCD背光模块应用在40英寸的LCD中，LED组件可包括1至14个区块。如果LCD背光模块应用在46英寸的LCD中，LED组件可包括1至15个区块。如果假定46英寸的LCDTV的有效面积为1020×580mm，当用于每个区块的LED的数量为2至240时，总共将使用4至100800个LED。
同时，在较大尺寸的背光模块中，组件的数量可以增加从而易于使用必需数量的LED芯片。确切地说，LED组件可包括1至28个区块而2至240个白色LED可排列在每个LED组件的区块中。
尤其是，如果LED背光模块用于52英寸的LCD中时，LED组件的数量可以是4至12。同样，如果57英寸的LCD采用LED背光模块时，LED组件的数量可以是6至20。
如图7中所示，根据本发明的一个实施例的LCD背光模块300包括4个LED组件320。每个LED组件320包括一个导电板311，以及多个设置在导电板311上的LED芯片310。LED芯片310是排列在一个具有4行9列的矩阵中的白色LED。
LED组件320可限定为6个区块B1至B6。在本实施例中，组成LED组件320的区块B1至B6用作可分别被独立驱动的模块。
如在本实施例中，每个区块B1至B6中的LED芯片310可彼此串联。这里，每个区块B1至B6作为电路具有至少一端与分别的连接器连接以使LED芯片310能够基于各自的模块分别地被驱动。
为确保用于分别驱动的连接，例示了LED组件320的导电板311，包括两个第一连接器312和六个第二连接器314a、314b，与314c。第一和第二连接器312，和314a、314b与314c连接在彼此不同的电极上从而为LED芯片310提供一个外加电压。
图8示出了图7分别驱动的LCD背光中，用于分别驱动的电路结构。
参照图8，一个LED组件320包括一个导电板311和在导电板311上以具有4行9列的矩阵排列的多个LED芯片310。
在LED组件320中，如图8中所描述的，LED芯片310限定为六个区块B1至B6。
在本实施例中，在第一和第二行与对应的九列的三列中的六个白色LED芯片310分别限定为第一至第三区块B1至B3。以相同的方式，在第三与第四行与对应的九列的三列中的六个白色LED芯片310分别限定为第四至第六区块B4至B6。
每个区块的LED芯片310互相串联。在电路结构中(其中第一至第三区块B1、B2与B3相互串联)，正极(+)通常连接于第一连接器P1而负极(-)基于每个区块分开从而分别连接于三个第二连接器P21、P22，和P23。
同样，在电路结构中(其中第四至第六区块B4、B5与B6相互串联)，正极(+)通常连接于第一连接器而负极(-)基于每个区块分开从而分别连接于三个第二连接器。这里，图8中涉及的数字P1，和P21、P22、P23解释为分别于图7中所示的第一和第二连接器相对应。
如上所述，本发明的分别驱动的LCD背光模块实现了使用区块模块分别驱动所必需的结构。分别驱动的LCD背光模块可主要地限定为三个区块，且LED的必需数量可调整。
更具体地，在分别驱动的LCD背光模块中，白色LED以具有多个行和列的矩阵排列从而确保全面均匀的密度。同样，白色LED能够通过调整LED组件的数量，LED组件中用于实现分别驱动的区块的数量以及每个区块中LED芯片的数量来排列，从而依据面积来保证合适数量的LED芯片。结果，白色LED能够容易地以必需的数量排列从而具有适当的密度。因此，这改善了中等尺寸或大尺寸显示屏中局部黯淡效应与总体色彩均匀度。
以下，根据背光模块(BLU)尺寸，将给出适当数量的LED和多个分离的模块(诸如LED组件、区块和用于每个区块的芯片)的描述。
这里，BLU应用于40英寸、46英寸、52英寸和57英寸具代表性尺寸的显示屏。
首先，用于每种尺寸BLU的总需光量(total required lightamount)(单位：流明)可分别设置为7000、8000、9300，和13000。满足这种总必需光量的LED芯片的数量可由表1中所示的模块LED芯片的光量而确定。
分别具有4、8、10和15流明的常用的LED芯片的必需数量可如表1中表示。
表1

如图1中所示，LED芯片的必需数量可根据使用的LED芯片的模块光量稍作改变。大量LED芯片需适当地排列以确保就色彩均匀度和亮度而言的最佳密度。
为确保这种排列更易于用于多种面积与数量，根据本实施例，LED组件的数量，用于每个组件的区块的数量，用于每个区块的LED芯片的数量应适当地选择以获得最佳亮度和色彩均匀度。
为满足表1中所示的条件，每种尺寸的背光模块(BLU)中，LED组件的数量，用于每个组件的区块的数量，以及用于每个区块的LED芯片的数量可如表2中示出的做出选择。
表2
 BLU尺寸(英寸)   40   46   52   57  LED芯片数量   466-1750   533-2000   622-2325   866-3250  组件数量   6-12   6-12   6-12   6-20  区块数量   4-14   5-15   6-28   6-28  每个区块的LED数 量   6-24   6-24   6-24   6-24
如果BLU用在中等尺寸诸如40英寸，和46英寸的LCD中，LED组件的数量和每个区块的LED芯片的数量可选择相同。如果LCD BLU用在40英寸LCD中，每个LED组件限定为4至14个区块。同样，如果LCD BLU用在46英寸的LCD中，LED组件可包括5至15个区块。当然，组件的数量和用于每个区块的芯片的数量可以在图2中所示的范围内适当地变化。
除此之外，如果LCD BLU用在52英寸和57英寸的相对较大尺寸的LCD中，每个LED组件的区块的数量可选择6至28的范围，而用于每个区块的LED芯片的数量可选择6至24的范围。如果LCD BLU用在52英寸的LCD中，组件的数量可为6至12。同样，如果LCD BLU用在57英寸的LCD中，LED组件的数量可为6至20。
当然，用于分别驱动的LCD背光模块中的白色LED可以是上述的任意形式的白色LED光源(见“使用白色LED的面光源”)。
如上所述，根据本发明的示例性实施例，在使用白色LED的面光源和具有该面光源的LCD背光模块中，白色LED能够适当地进行排列从而产生全面均匀的白光。同样，与传统的包括红色、绿色与蓝色LED的组合的面光源不同，仅一种芯片，即，使用白色LED以使LED以更少的限制来排列。这也确保了背光模块的制造更加容易且电路结构更加简单。
另外，均匀的白光能够被照射至LCD面板上而保证了更加清晰的LCD图像。
尽管已结合示例性实施例对本发明进行了说明与描述，但对于本领域技术人员应显而易见的是在不违背所附权利要求书所限定的本发明的精神与范围的情况下，可做修改与变化。
本申请是申请日为2008年3月28日、发明名称为“使用白色发光二极管的面光源以及具有该面光源的液晶显示器背光模块”的第200810088823.9号中国专利申请的分案申请。
相关申请的引用
本申请要求分别于2007年8月27日和2008年3月11日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第2007-86197号和第2008-22437号的优先权，其公开内容全部结合于此供参考。