专利名称：面光源和具有该面光源的背光单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用发光二极管(LED)并具有提高的发光品质的面光源，以及具有该面光源的用于液晶显示器(LCD)的背光单元，更具体地讲，涉及一种面光源，其通过布置LED使得两个相邻的绿色LED可被红色和/或蓝色LED环绕来消除色斑(color stain)现象，可以提供均匀的白光。
背景技术：
冷阴极荧光灯(CCFL)被广泛用作LCD的传统背光的光源。由于CCFL利用汞气，所以会造成环境污染。此外，CCFL具有相对长的响应时间和相对低的色彩再现率。此外，CCFL不适于减小应用其的LCD面板的重量、厚度和整体体积。
然而，LED是环保的并具有几纳秒的响应时间，从而对视频信号流有效并使能脉冲驱动。此外，LED具有100％的色彩再现率，并通过调节从红色、绿色和蓝色LED发出的光的量可适当地变化亮度和色温。另外，LED适于减小LCD面板的重量、厚度和整体体积。因此，近年来，LED已经被广泛地用作LCD的背光单元的光源。
根据光源的位置，采用LED的LCD背光可分为边光式背光和直下式背光。在边光式背光中，光源位于边上，并利用导光板将光向LCD面板的前表面发射。在直下式背光中，光源是位于LCD面板下方的面光源，其表面积与LCD面板的表面积几乎相等，并直接将光向LCD面板的前表面发射。
如图1B中所示，为了通过混合红色、绿色和蓝色光来产生白光，传统的直下式LCD面板利用面光源300，该面光源300具有沿着行和列布置的多个2×2的LED矩阵305。如图1A中所示，2×2的LED矩阵305的每个包括布置在第一对角线方向上的红色和蓝色LED，以及布置在第二对角线方向上的两个绿色LED。
在图1A和图1B中，参考标号“R”、“G”和“B”分别表示红色LED、绿色LED和蓝色LED。通常，为了产生白光，采用两个绿色LED、一个红色LED和一个蓝色LED。
参照图1B，在面光源300的中部，红光、绿光和蓝光彼此有效地混合，从而均匀地产生白光。然而，由于蓝色LED或红色LED不能适当地布置在边缘部分311和312，所以边缘部分311和312发出红色光或蓝色光。
即，仅红色LED(R)和绿色LED(G)交替布置在边缘部分311，而蓝色LED(B)不布置在边缘部分311。此外，从边缘部分311发出红色光。仅绿色LED(G)和蓝色LED(B)交替布置在边缘部分312，而红色LED(R)不布置在边缘部分312。此外，从边缘部分312发出蓝色光。
即，采用上述LED布置的面光源300在其边缘部分311和312不能均匀地发射白光。
图2是用于解决上述问题的传统面光源的示意图。根据这个传统的面光源400，蓝色、绿色、绿色和红色LED沿着第一行410以这种次序重复地布置。此外，绿色、红色、蓝色和绿色LED沿着第二行420以这种次序重复地布置，绿色、蓝色、红色和绿色LED沿着第三行430以这种次序重复地布置。另外，红色、绿色、绿色和蓝色LED沿着第四行440以这种次序重复地布置。
在传统的面光源400中，由于在边缘部分411和412设置绿色、红色、蓝色和绿色LED，所以可以从边缘部分411和412均匀地发射白光。然而，由于在面光源400的中部存在四个绿色LED连续布置的区域415，所以从区域415发射绿色光。这导致LCD面板的色斑。
对传统的面光源400进行光学模拟。结果，可以注意到的是，传统的面光源具有如图3中所示的色彩坐标分布450。与图6中示出的正常颜色分布及图7中示出的人类的颜色分辨力相比，色彩坐标分布450示出绿色的强烈分布。即，参照色彩坐标分布450，可以注意到的是X轴的值与Y轴的值成反比。即，当X轴的分布高时，Y轴的分布低，或者当X轴分布低时，Y轴的分布高。当将该分布与图6中示出的正常颜色分布相比较时，绿色分布高于图6中的绿色分布。颜色分布偏离与人类的颜色感知水平相似的区域(即，椭圆区域462)。即，颜色分布包括在外部的椭圆区域464中，使得人类识别出其它颜色而非白色。
因此，由于色斑，所以传统的面光源400和采用传统背光源400的背光单元而不能提供均匀的白光分布。
发明内容
因此，本发明涉及一种LED面光源和具有该LED面光源的LCD背光单元，其基本上解决了由相关领域的限制和缺点导致的一个或多个问题。
本发明的一个目的在于提供一种LED面光源以及具有该LED面光源的LCD背光单元，其中，该LED面光源通过正确地布置红色LED、绿色LED和蓝色LED可在其边缘部分产生均匀的白光。
本发明的另一目的在于提供一种LED面光源及具有该LED面光源的LCD背光单元，其中，该LED面光源可以产生与人类的颜色感知水平相似的白光，使得色斑较少出现。
本发明的又一目的在于提供一种LED面光源，其通过在色彩坐标的X轴和Y轴的对角线方向上布置白光区域，可以产生均匀的白光。
本发明的另外的优点、目的和特征将在随后的描述中部分地被提出，并基于对下面内容的研究，对于本领域普通技术人员来说部分地将变得清楚，或者可从本发明的实践中得知。通过在书面描述和其权利要求及附图中特定指出的结构，可以实现和获得本发明的目的和其它优点。
为了实现这些目的和其它优点并根据本发明的目的，如这里实施和广泛描述的，提供了一种面光源，该面光源包括第一LED布置，其中，两个绿色LED、一个红色LED和一个蓝色LED以这种次序布置；第二LED布置，其中，两个绿色LED、一个蓝色LED和一个红色LED以这种次序布置，其中，第一LED布置和第二LED布置沿着行或列来实现，在第一LED布置和第二LED布置的结合中，两个绿色LED被红色LED和/或蓝色LED环绕。
面光源还可包括另外的第一LED布置和另外的第二LED布置，其中，第一LED布置成对，第二LED布置成对，成对的第一LED布置和成对的第二LED布置彼此交替地排列。
第一LED布置可相对于第二LED布置偏移，使得第一LED布置中的两个绿色LED与第二LED布置中的两个绿色LED不叠置。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于液晶显示器的背光单元，该背光单元包括面光源，漫射片，均匀地漫射来自面光源的入射光；聚光片，聚集被漫射片漫射的光。该面光源包括第一LED布置，其中，两个绿色LED、一个红色LED和一个蓝色LED以这种次序布置；第二LED布置，其中，两个绿色LED、一个蓝色LED和一个红色LED以这种次序布置，其中，第一LED布置和第二LED布置沿着行或列来实现，在第一LED布置和第二LED布置的结合中，两个绿色LED被红色LED和/或蓝色LED环绕。
将被理解的是，本发明的在前的总体描述和随后的详细描述都是示例性和解释性的，其意在提供如权利要求的本发明的进一步解释。
附图示出了本发明的实施例并与描述一起用来解释本发明的原理，其中，包括附图来提供对本发明的进一步理解，附图包含在申请中并构成申请的一部分。在附图中图1A是用在传统的面光源中的LED矩阵的布置的示意图；图1B是采用了图1中的LED矩阵的面光源的示意图；图2是另一个传统的面光源的视图；图3是通过对图2中的传统的面光源的模拟得到的色彩坐标分布的曲线图；图4是根据本发明实施例的面光源的视图；图5是通过对图4中的面光源的模拟得到的色彩坐标分布的曲线图；图6是根据正常色彩坐标的颜色分布的曲线图；图7是示出了在各椭圆表示人类识别一种颜色的区域的地方人类的颜色分辨力的曲线图；图8是根据本发明实施例的LCD背光单元的分解剖视图。
具体实施例方式
现在将详细参照本发明的优选实施例，在附图中示出了本发明实施例的示例。
参照图4，根据本发明实施例的面光源1包括沿着行和列布置的红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)LED。
在图4中，参考标号R、G和B分别表示红色LED、绿色LED和蓝色LED。在下面的描述中，红色、绿色和蓝色LED分别表示发射红光、绿光和蓝光的LED。
本实施例的面光源1包括第一LED布置10，在该布置中，绿色G、绿色G、红色R和蓝色B LED以这种次序重复地布置。在图4中，第一行、第二行、第五行和第六行具有第一LED布置10。
面光源1还包括第二LED布置20，在该布置中，绿色G、绿色G、蓝色B和红色R以这种次序重复地布置。在图4中，第三行、第四行、第七行和第八行具有第二LED布置20。
此外，在本发明的面光源1中，沿着行和列来实现第一LED布置10和第二LED布置20，使得两个绿色LED被红色LED或蓝色LED环绕。
虽然在图4中第一LED布置和第二LED布置沿着行形成，但是本发明不限于此。即，第一LED布置和第二LED布置既可沿着行形成又可沿着列形成。
对于图4中的第一LED布置，蓝色、绿色、绿色、红色LED以这种次序重复地布置。即，LED的颜色布置如下...绿色-绿色-红色-蓝色-绿色-绿色-红色-蓝色-绿色-绿色-红色-蓝色-绿色...。
第二行的第一LED布置10相对于第一行的第一LED布置10偏移两个LED。即，第一行的两个绿色LED与第二行的两个绿色LED不叠置。
即，第二行的颜色布置如下...红色-蓝色-绿色-绿色-红色-蓝色-绿色-绿色-红色-蓝色-绿色-绿色-红色....。
此外，第一LED布置10相同地应用到第五行和第六行。即，第一行和第二行的第一LED布置10在第五行和第六行相同地重复。
同时，第三行、第四行、第七行和第八行的第二LED布置20与上述布置相似。
即，如图4中所示，对于第二LED布置20，红色R、绿色G、绿色G和蓝色BLED以这种次序重复地布置。第三行的颜色布置如下...绿色-绿色-蓝色-红色-绿色-绿色-蓝色-红色-绿色-绿色-蓝色-红色-绿色-....。
第四行的第二LED布置20相对于第三行的第二LED布置20偏移两个LED。即，第三行的两个绿色LED与第四行的两个绿色LED不叠置。
因此，具有第二LED布置20的第四行的颜色布置如下...-蓝色-红色-绿色-绿色-蓝色-红色-绿色-绿色-蓝色-红色-绿色-绿色-蓝色-...。
此外，第二LED布置20可相同地应用于第七行和第八行。即，第三行和第四行的第二LED布置20在第七行和第八行相同地重复。
如上所述，成对的第一LED布置10和成对的第二LED布置20交替地布置。
此外，对于两个相邻的第一LED布置10，第一LED布置10中的一个的绿色LED与第一LED布置10中的另一个的绿色LED不叠置。
因此，具有沿着行或列形成的第一LED布置10和第二LED布置20的本发明的面光源1，包括两个相邻绿色LED被红色LED和/或蓝色LED环绕的多个区域。
虽然在图4中示例性示出8×8的矩阵结构，但是本发明不限于这种结构。即，LED的数目可改变。
通过沿着行的第一LED布置10和第二LED布置20，沿着列的LED布置也被均匀地实现。因此，即使从面光源1的边缘部分也可以发射出均匀的白光。
即，由于面光源1的水平边缘部分32和34具有第一LED布置10和第二LED布置20，所以水平边缘部分32和34可发射均匀的白光，其中，在第一LED布置10和第二LED布置20中，红色R、蓝色B、绿色G和绿色GLED以这种次序重复地布置。此外，由于面光源1的竖直边缘部分36和38具有预定的LED布置，所以竖直边缘部分36和38可发射均匀的白光，在该预定的LED布置中，绿色G、蓝色B、绿色G和红色R以这种次序重复地布置。另外，在面光源1的中部，由于一行中的两个绿色LED与相邻行中的两个绿色LED不叠置，所以中心部分可发射均匀的白光。
对面光源1进行光学模拟，从该光学模拟中得到色彩坐标分布“100”。与图6中的正常颜色分布和示出人体的颜色分辨力的曲线图相比，色彩坐标分布“100”对应于白光位于的部分。色彩坐标分布“100”对应于椭圆的尺寸小并且人类不能敏感地感觉到颜色分布的区域462。
即，如图5中所示，通过对本发明面光源1模拟得到的色彩坐标分布“100”，在X轴与Y轴成正比的对角线方向上。即，如果X轴高，则Y轴也高，且如果X轴低，则Y轴也低。即，从本发明的面光源1得到的色彩坐标分布“100”对应于图6中的正常颜色分布区域100，并位于与人类不能轻易感觉到的颜色感知水平相似的区域中，即位于中部的小椭圆区域462中。因此，人类不能感觉到除了白色之外的其它颜色。
因此，本发明的面光源1消除了色斑，从而提供了白光的均匀分布。
上述面光源1可被应用到向LCD面板的后表面发射光的LCD背光单元200。
图8是根据本发明实施例的LCD背光单元的分解剖视图。如图8中所示，附于LCD面板后表面上的LCD背光单元200包括面光源1和设置在面光源1的LCD面板侧的漫射片216，漫射片216用于均匀地漫射来自面光源1的入射光。至少一个聚光片214(图8中的两个聚光片214a和214b)设置在漫射片216的LCD面板侧，从而在与LCD面板210的平面垂直的方向上聚集从漫射片216漫射的光。保护片212可另外地设置在聚光片214上，以保护光学结构。
此外，面光源1还包括基底251和根据本发明的以上述矩阵结构布置的多个LED252。侧壁254形成在基底251的顶边缘上，以环绕LED252。侧壁254具有面对LED252的倾斜表面。反射层256可形成在基底251的顶表面上，从而将从LED252发射的光向上反射。
反射材料254a可被沉积在侧壁254的倾斜表面上，从而将在侧向方向上发射的光向上反射。
位于面光源1上方的漫射片216漫射来自面光源1的入射光，以防止光局部地会聚。此外，漫射片216控制光的传播方向朝向第一聚光片214a，以减小相对于第一聚光片214a的倾斜角。
将第一聚光片214a和第二聚光片214b设置成其顶表面具有以预定图案布置的多个棱镜。第一聚光片214a的棱镜与第二聚光片214b的棱镜以大约90度的预定角度交叉。第一聚光片214a和第二聚光片214b用于在垂直于LCD面板210平面的方向上聚集从漫射片216漫射的光。因此，穿过第一聚光片214a和第二聚光片214b的光可以以与保护片212的表面垂直的方向入射到保护片212上。结果，由于穿过第一聚光片214a和第二聚光片214b的光在与保护片212的表面垂直的方向上传播，所以在保护片上的亮度分布变得均匀。在图8中，虽然两个聚光片被示例性示出，但是本发明不限于此。即，如果有需要，则可仅设置一个聚光片。
形成在第二聚光片214b上方的保护片212不仅起到保护第二聚光片214b表面的作用，还起到将光漫射以使得光分布均匀的作用。LCD面板210位于保护片212上方。
利用根据本发明的面光源1的LCD背光单元200是直下式背光单元，其直接将光发射到LCD面板的整个后表面。在这种情况下，由于本发明的面光源1在消除色斑的同时即使在其边缘部分也可以均匀地发射白光，所以LCD背光单元可以提供均匀的白光。因此，与利用侧向光源的传统边光式背光单元相比，本发明的背光单元适于减小LCD的重量和厚度，并提高LCD的显示品质。
根据本发明，通过布置LED使得两个相邻的绿色LED可以被红色或蓝色LED环绕来消除色斑，本发明的面光源可以提供均匀的白光。
此外，通过使得从面光源发射的白光与人类的颜色感知水平相似，可得到均匀的白光效果。
此外，白光区域分布在色彩坐标的X轴和Y轴的对角线方向，可得到均匀的白光，因此可提高LCD背光单元的品质。
在本发明中可以进行各种更改和变化对于本领域的技术人员来说将是明显的。因此，本发明旨在覆盖落入权利要求及其等同物的范围内的对本发明的更改和变化。
权利要求
1.一种面光源，包括第一发光二极管布置，其中，两个绿色发光二极管、一个红色发光二极管和一个蓝色发光二极管以这种次序布置；第二发光二极管布置，其中，两个绿色发光二极管、一个蓝色发光二极管和一个红色发光二极管以这种次序布置，其中，所述第一发光二极管布置和所述第二发光二极管布置沿着行或列来实现，在所述第一发光二极管布置和所述第二发光二极管布置的结合中，两个绿色发光二极管被红色发光二极管和/或蓝色发光二极管环绕。
2.如权利要求1所述的面光源，其中，所述第一发光二极管布置成对，所述第二发光二极管布置成对，成对的第一发光二极管布置和成对的第二发光二极管布置彼此交替地布置。
3.如权利要求2所述的面光源，其中，所述第一发光二极管布置相对于所述第二发光二极管布置偏移，使得所述第一发光二极管布置中的两个绿色发光二极管与所述第二发光二极管布置中的两个绿色发光二极管不叠置。
4.一种用于液晶显示器的背光单元，包括面光源，包括第一发光二极管布置，其中，两个绿色发光二极管、一个红色发光二极管和一个蓝色发光二极管以这种次序布置；第二发光二极管布置，其中，两个绿色发光二极管、一个蓝色发光二极管和一个红色发光二极管以这种次序布置，其中，所述第一发光二极管布置和所述第二发光二极管布置沿着行或列来实现，在所述第一发光二极管布置和所述第二发光二极管布置的结合中，两个绿色发光二极管被红色发光二极管和/或蓝色发光二极管环绕；漫射片，均匀地漫射来自所述面光源的入射光；聚光片，聚集被所述漫射片漫射的光。
全文摘要
本发明提供了一种用于液晶显示器的背光单元。该背光单元包括面光源；漫射片，均匀地漫射来自面光源的入射光；聚光片，聚集被漫射片漫射的光。该面光源包括第一LED布置，其中，两个绿色LED、一个红色LED和一个蓝色LED以这种次序布置；第二LED布置，其中，两个绿色LED、一个蓝色LED和一个红色LED以这种次序布置。第一LED布置和第二LED布置沿着行或列来实现，在第一LED布置和第二LED布置的结合中，两个绿色LED被红色LED和/或蓝色LED环绕。
文档编号F21Y101/02GK1896840SQ20061010178
公开日2007年1月17日 申请日期2006年7月10日 优先权日2005年7月11日
发明者李贤镐, 权宰郁, 尹亨元 申请人:三星电机株式会社