조명 시스템, 백라이팅 시스템 및 표시 장치 document_id A220623108008

최근, 발광 다이오드(LED)의 휘도(brightness)를 증가시킴에 있어서 많은 진척이 있었다. 그 결과, LED가 충분히 밝아지고 저렴해져서, 예컨대 색 조정이 가능한 램프, 직시형(direct view) 액정 디스플레이(LCD : Liquid Crystal Display), 및 프론트 및 리어 겸용 프로젝션 디스플레이(front and rear projection display)와 같은 조명 시스템의 광원으로서 기능하게 되었다. 상이한 색(differently colored)의 LED들을 혼합함으로써, 예컨대 백색과 같은 임의의 수의 색이 생성될 수 있다. 색조정이 가능한 조명 시스템은 통상적으로 복수의 프라이머리 색(primary color)을 사용함으로써 구성되며, 일례에서는, 3원색인 적색, 녹색 및 청색이 사용된다. 생성된 광의 색은 LED들 중 어느 것이 사용되었는지 뿐만 아니라 혼합 비율(mixing ratio)에 의해서도 결정된다. "백색"을 생성하기 위해서는, 3개의 LED 전부가 전원이 ON으로 되어야 한다. LED가 갖는 단점들 중 하나는, LED가 비교적 협대역(narrow banded)이라는 점이다. 따라서, 적색, 녹색 및 청색으로부터 생성되는 백색광의 경우에 도 1에 도시된 바와 같이, 다수의 프라이머리 색을 조합하면 스펙트럼이 여러 개의 피크를 갖게 된다. 이는, 3개의 LED를 이용하여 백색광을 만드는 것은 가능하지만, 이 광을 이용하여 물체(object)가 조명될 때 매우 자연스러운 색을 산출하는 것은 불가능하다는 것을 의미한다. 예컨대, 470-500㎚의 파장 범위의 광만을 반사하는 물체는, 실외 조명 조건 하에서는 시안색(cyan color)을 가질 것인데 반하여, 450, 530 및 650㎚의 파장 피크를 갖는 도 1의 LED들로 조명될 때는 매우 어두워보이게 된다(극단적인 경우에는 흑색으로 보임). 조명 시스템으로부터의 색의 정확한 렌더링은 연색 지수(CRI : color rendering index)를 이용하여 측정된다. 일반적으로, 3개의 상이한 색의 LED만으로 이루어진 램프는 낮은 연색 지수를 갖는다. LED 조명 시스템의 연색 지수는 좀더 많은 상이한 색의 LED를 사용하는 것에 의해 향상될 수 있다. 상기 예에서는, 황색(amber) LED를 추가하면 연색 지수를 크게 향상시킬 것이다. US 2005/000219에는, 4개의 상이한 색의 LED를 포함하는 조명 광원이 개시되어 있는데, 이러한 조명 광원은 여전히 분광 분포(spectral distribution)에 갭을 제공할 것이다. LED의 수를 더 증가시키면 연색 지수를 향상시키기는 하지만, 방출된 광을 불완전하게 혼합하여, 조명되는 물체에 색 그림자(colored shadow)를 나타내게 될 것이다. 색 그림자가 생기는 이러한 문제점은, 예컨대 도파관(waveguide)과 같은 광 혼합 장치를 사용함으로써 해결된다. 그러나, 너무 여러 가지 상이한 색의 LED가 도파관에 연결되면, 광의 내부 반사(internal reflection)에 의해 LED로부터의 광이 조명 시스템을 상이한 각도들로 벗어날 수 있기 때문에, 출력광에 색띠(colored band)가 나타날 수 있다. 이러한 문제점을 피하려면 도파관의 디자인이 복잡해지고 고가로 되거나, 아니면 색 혼합을 위해 임의의 다른 기술이 사용되게 된다. 따라서, 비용, 공간 및 제조 편의성 측면에서 더욱 개선되고, 종래 기술의 단점을 실질적으로 극복하는 개선된 CRI를 갖는 조명 시스템이 필요하다.