JP4850122B2 - Ledバックライトユニット - Google Patents

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Description

本発明は、発光ダイオード(Light Emitting Diode:LED)を光源として含むバックライトユニットに関し、より詳細には、LEDを駆動するための電力を提供するLED駆動部全体を一つの駆動ボードに具現したLEDバックライトユニットに関する。
従来、液晶表示装置のバックライトユニットの光源として使用されていた冷陰極蛍光ランプは、水銀ガスを使用することから環境汚染を誘発する恐れがあり、応答速度が遅くて、色再現性が低いだけでなく、液晶パネルの軽薄短小化に適切しないという短所を有している。それに比べて、LEDは、環境に優しく、数ナノ秒の応答速度で高速応答が可能なのでビデオ信号ストリームに効果的であり、インパルシブ(Impulsive)駆動が可能である。そして、色再現性が優れて、赤色、緑色、青色LEDの光量を調整して、輝度、色温度などを任意に変更できる。それに、LEDは、液晶パネルの軽薄短小化に適合した長所を有しているので、最近液晶表示装置などのバックライトユニット用光源として積極的に採用されている。
一般に、LEDを光源として採用したバックライトユニット(LEDバックライトユニット)は、光源の位置によって、エッジ型バックライトユニットと直下型バックライトユニットに区分できる。エッジ型バックライトユニットは、横の長いバー状の光源が導光板の側面に配置して、導光板を介して液晶パネルの全面に光を照射する。直下型バックライトユニットは、液晶パネルの下部に配置し、液晶パネルとほぼ同一な面積を有する面光源から、直接液晶パネルの全面に光を照射する。通常、大型LCDTVのように広い面積を持つ液晶表示装置に直下型バックライトユニットを適用する場合は、液晶表示装置が有する全体面積を複数の領域に分割し、各分割された領域別に独立してLEDを駆動するLEDバックライトユニットが適用される。
図1は、従来技術によるLEDバックライトユニット100を図示した概略図である。
図1に示すように、従来技術によるLEDバックライトユニット100は、複数の分割領域を有する基板110、前記基板110上に配置された複数の赤色、緑色及び青色LED111及び前記LED111を駆動するための複数のLED駆動部121を含んで構成される。
前記複数のLED駆動部121のうち一つのLED駆動部は、基板110上の一つの分割領域に装着された赤色、緑色及び青色LED111を駆動するように、LEDと電気的に連結される。また、前記一つのLED駆動部121は、赤色LEDを駆動するための赤色LED駆動回路121a、緑色LEDを駆動するための緑色LED駆動回路121b及び青色LEDを駆動するための青色LED駆動回路121cを含む。図1で、各LED駆動部121と基板110の分割領域を連結する実線の矢印は、該当LED駆動部が駆動するLEDを含む分割領域を指している。
このような従来技術によるバックライトユニット100は、基板110の分割領域の個数と同数のLED駆動部121を必要とする。すなわち、分割領域当たり一つのLED駆動部が備えられる。したがって、従来のLEDバックライトユニットは、多数のLED駆動部を必要とするので、LED駆動部を具現するための電気電子部品の数が増加し、それによって、電気電子部品を実装するための駆動ボードの面積が広くなるという問題が発生する。したがって、LEDバックライトユニットの製作単価が上昇し、LEDバックライトユニットのサイズが大きくなるという問題が発生する。尚、従来のLEDバックライトユニットは、多数のLED駆動部を制御するので、LEDを駆動するための制御の複雑さが増加するという問題が発生する。
本発明は、前述した従来技術の問題を解決するために案出されたもので、その目的は、一つのLED駆動部が、基板上の複数の分割領域に配置された赤色、緑色及び青色LEDを駆動することにより、LEDバックライトユニットの製作費用を減少させ、LED駆動のための制御を単純にすることができるLEDバックライトユニットを提供することにある。
前記のような目的を達成すべく、本発明は、
複数の分割領域を有する基板と、
前記基板上に配置され、一つの前記分割領域内に配置されるLEDのうち少なくとも一部は、互いに電気的に連結される複数のLEDと、
少なくとも二つ以上の前記分割領域内に配置された複数のLEDに、駆動電力を提供するLED駆動部と、を含むことを特徴とするLEDバックライトユニットを提供する。
そして好ましくは、前記複数のLEDにより放出される光量を検出するセンサ部と、前記センサ部からの検出光量と事前決定された基準光量を比べ、その比較結果によって、前記LED駆動部から前記LEDに提供される電力を制御する制御部と、をさらに含むことを特徴とするLEDバックライトユニットを提供する。
また好ましくは、前記LED駆動部は、電源電力をオン/オフスイッチングすることで、前記LEDに提供される駆動電力の大きさを決定するPWM駆動部を含むことができる。そして、前記制御部は、前記PWM駆動部のオン/オフスイッチングデューティ比を決定することで、前記駆動部から提供される駆動電力を制御することができる。
そして好ましくは、前記複数のLEDは、赤色光を放出する複数の赤色LEDと、緑色光を放出する複数の緑色LEDと、青色光を放出する複数の青色LEDとを含み、一つの前記分割領域に配置された前記複数の赤色、緑色及び青色LEDは、同一な色相の光を放出するLED間に、互いに電気的に連結されることができる。
また好ましくは、前記LED駆動部は、前記複数の赤色LEDに駆動電力を提供する赤色LED駆動回路と、前記複数の緑色LEDに駆動電力を提供する緑路LED駆動回路と、前記複数の青色LEDに駆動電力を提供する青色LED駆動回路とを含むことができる。
本発明によると、LED駆動部の数を減少させて、一つの駆動ボードにLED駆動部を全部具現することにより、駆動ボードの製作費用を節減することができる。
また、LED駆動部の数が減少して、これを制御する制御部を簡単に構成することが可能となり、よってLED駆動部の制御が簡単となる効果がある。
さらに、制御部を実装するための基板を別途に備えず、LED駆動部が実装される駆動ボードに一緒に実装することにより、基板製作費用を節減することができる。
以下、本発明の好ましき実施例を添付の図面を参照してより詳しく説明する。しかし、本発明の実施の形態は他の様々な形態に変更可能で、本発明の範囲が後術される実施の形態に限定されるのではない。本発明の実施の形態は、本発明の属する技術分野において通常の知識を有する者に、本発明をより完全に説明するために提供されるものである。したがって、図面に図示された構成要素の形状及び大きさなどは、より明確な説明のために誇張されることがある。
図2は、本発明の一実施の形態によるLEDバックライトユニット200を図示した概略図である。
図2に示すように、LEDバックライトユニット200は、基板210、複数のLED211及びLED駆動部221を含んで構成される。
前記基板210は、複数の分割領域を有する。図2で、前記複数の分割領域は、点線で互いに区分されている。前記基板210上には、複数のLED211が配置される。
前記基板210としては、通常LEDバックライトに用いられる金属コアPCB(Metal Core Printed Circuit Board:MCPCB)を使用することができる。前記金属コアPCBは、金属材質、例えばAlのコア上下面に絶縁体プレートを形成したPCBであって、発熱が大きいLEDを多数実装する場合、熱の放出が容易であるという特性を有する。また、基板のサイズが大きくなると、外部衝撃や熱などに弱い可能性があるので、前記基板210は、各分割領域別に互いに分離される形態で製作することができる。
一方、直下型バックライトユニットに適用される基板は、液晶パネル(図示せず)とほぼ同一な面積を有することが可能で、エッジ型バックライトユニットに適用される基板は、導光板(図示せず)の光が入射する側面とほぼ同一な面積を有することができる。図2に図示されたバックライトユニット200は、直下型の一例であり、本発明の直下型に限定されるのではない。
前記複数のLED211は、基板210上に配置され、前記基板210の上面に形成された導電パターン(図示せず)により、少なくとも一部が互いに電気的に連結されることができる。好ましく、前記複数のLED211は、基板210上の各分割領域ごとに同一な個数で配置されることができ、一つの分割領域内に配置されたLEDらの少なくとも一部は、互いに電気的に連結されることができる。
例えば、前記LED211は、LED素子そのものが白色光を放出する白色LEDのみからなることができる。他の例で、前記LED211は、赤色光、緑色光及び青色光を各々発光する赤色LED,緑色LED及び青色LEDを含み、前記三色の光を互いに混合して白色光を生成することができる。赤色LED、緑色LED及び青色LEDを用いて白色光を生成する例で、前記各分割領域に含まれた赤色LED、緑色LED及び青色LEDは、各色相別に互いに同一なことが好ましい。
赤色、緑色及び青色LEDを用いて白色光を供給する場合、白色光を発光する白色LEDを使用する方より、良質の白色光を供給することができる。これは、赤色、緑色及び青色LEDを各々別々の駆動回路により駆動する場合、各色相の強度を個別的に制御することが可能なので、使用者が求める色感または色温度を有する白色光を生成することができるからである。
一般に、白色光には、緑色光が赤色光及び青色光より多く含まれると知られているので、より良質の白色光を具現するため、緑色光を発光する緑色LEDを赤色及び青色LEDより多く含むことができる。例えば、赤色LED、緑色LED、青色LEDの個数の比が1:2:1になるようにLEDを備えることができる。
前記赤色、緑色及び青色LEDは、基板の分割領域内で各色相別に所定の連結構造を有し、電気的に連結されて配置されることができる。例えば、前記赤色、緑色及び青色LEDは、基板の分割領域内で、同一な色相のLED間に直列連結構造、或いは並列連結構造を形成することができ、直列と並列連結構造が混用されることもできる。また、基板の分割領域内で各色相のLEDら間に形成された連結構造は、他の分割領域に配置されたLEDらの連結構造と連結されることもできる。
前記LED駆動部221は、発光に必要な駆動電力を前記LED211に提供する。前記LED211が赤色、緑色及び青色LEDを含む例において、前記LED駆動部221は、赤色LEDに駆動電力を提供する赤色LED駆動回路221a、緑色LEDに駆動電力を提供する緑色LED駆動回路221b及び青色LEDに駆動電力を提供する青色LED駆動回路221cを含むことができる。本発明において、前記LED駆動部221各々は、少なくとも二つの分割領域内に配置された複数のLED211に駆動電力を提供することを特徴とする。例えば、図2に図示された実施の形態のように、LED駆動部221は、互いに隣接する二つの分割領域内に配置された赤色、緑色及び青色LEDを駆動することができる。図2で、各LED駆動部221と基板220の分割領域を連結する実線の矢印は、該当LED駆動部221が、矢印が指す分割領域内に配置されたLEDらに駆動電力を提供することを表示している。このような矢印に対する技術的意味は、後術される図3にも同一に適用される。
図2の実施の形態で、一つの前記LED駆動部221により駆動される二つの分割領域内に配置された複数の赤色、緑色及び青色LED211は、各分割領域内で同一色相を発光するLED間に電気的連結を形成する。二つの分割領域各々に形成されたLED連結構造は、互いに直列または並列連結されて、一つのLED駆動部221に電気的に連結されることができる。例えば、各分割領域内に配置されたLEDらは、同一な色相を発光するLED間に直列連結構造を形成することが可能で、異なる二つの分割領域に各々配置された該直列連結構造は、互いに並列連結されて、該当色相のLED駆動回路に電気的に連結されることができる。
前述したように、本発明は、一つのLED駆動部221が、少なくとも二つの分割領域に配置された複数のLED211を駆動するので、LED駆動部221の数が、従来のLED駆動部に比べて、半分以下に減少することができる。また、LED駆動部221の数が減少するので、複数のLED駆動部221全部を、一つの駆動ボード220内に実装することが容易である。したがって、従来のLEDバックライトユニットが最小二つの駆動ボードにLED駆動部を具現することを勘案すると、本発明は、駆動ボードの数を一つに減少させて、ボードの製作費用を節減することができる。
一方、LED駆動部221は、外部から印加される電源電力をオン/オフスイッチングすることで、LED211に提供される駆動電力の大きさを決定するPWM駆動部を含むことができる。前記電源電力は、前記LED駆動部221の前に配置されるスイッチングモード電源供給装置(SMPS)により提供され、前記LED駆動部221は、前記電源電力を供給される。LED駆動に適切な大きさの駆動電力に変換して、LEDに提供する。前記PWM駆動部は、適切な駆動電力を出力できるように定まったデューティ比によってオン/オフすることにより、電源電力を駆動電力に変換する。前記デューディ比は、既設定され、固定された値であることが可能で、後術する制御部により可変する値であることができる。
本発明は、LED駆動部の数を減少させるので、前記のようなLED駆動部を具現するための電気電子部品の数を節減することが可能で、さらに、LED駆動部の各電気電子部品で消耗される電力を減少させることができる。
本発明の一実施の形態によるLEDバックライトユニットは、前記複数のLEDから放出される光量を検出するセンサ部230及び前記センサ部230からの検出光量と事前決定された基準光量を比べ、その比較結果によって前記LED駆動部221から前記LED211に提供される駆動電力を制御する制御部240をさらに含むことができる。
前記センサ部230は、LEDら211から放出される光量を検出する。LED211が赤色、緑色及び青色LEDを含む実施の形態で、前記センサ部230は、赤色、緑色及び青色LEDの光量を色相別に検出することが好ましい。前記センサ部230は、赤色、緑色及び青色LEDから発光される光量を検出する多数のフォトトランジスタを含んで構成できるが、本発明はこれに限定されず、光量を検出できる多様な形態のセンサで構成されることができる。前記センサ部230は、基板210の各分割領域別に該当分割領域に配置されたLEDから放出される光量を各々検出するために、多数のセンサからなることができる。しかし、複数のセンサを用いて、各々のセンサが光量を検出するようにすることは、センサ部の回路を複雑にし、各分割領域が実質的に同一なLED配置構造を有する場合、各分割領域から放出される光量の差は極めて小さいので、前記センサ部230は、複数の分割領域のうち少なくとも一部の分割領域に配置されたLEDから放出される光量を検出することが好ましい。
前記制御部240は、前記センサ部230で検出されたLED211の検出光量と既設定された基準光量を比べ、その比較結果によって、LEDが前記基準光量を放出できるように、LED駆動部から出力される駆動電力を制御する。
通常LEDは、温度、駆動電圧または駆動電流のような外部環境によってその光量が変化し、LED種類のよってその変動量も変わる。したがって、均一な白色光を供給するためには、赤色、緑色及び青色LEDから発光される赤色光、緑色光及び青色光を均一にすることが重要である。均一な白色光を供給するために、センサ部230は、LED211から出力される光量を検出してから、検出された光量を制御部240にフィードバックさせ、制御部240は、センサ部230で検出された光量と既設定された光量を比べて、現在LED211から放出される光量が前記設定光量と同一になるように、前記LED駆動部221から出力される駆動電力を制御する制御信号をLED駆動部221に提供する。前記LED211が赤色、緑色及び青色LEDを含む実施の形態で、前記センサ部は各色相別光量を検出し、前記制御部は各色相に対して検出された光量と各色相に対して既設定された光量を各々比べて、各色相のLEDに提供される駆動電力を制御する制御信号を、LED駆動部221内の赤色、緑色及び青色LED駆動回路221a、221b、221cに提供する。
一般に、LEDは、駆動電流によってその光量が変動する。すなわち、駆動電流が大きい場合は、LEDから放出される光量は増加し、駆動電流が小さい場合は、LEDから放出される光量は減少する。したがって、同一な駆動電圧と周辺温度で、駆動電流の大きさを調節することにより、LEDから発光される光量を調節することができる。
したがって、前記制御部240は、各LED駆動部221に、前記LED駆動部の赤色、緑色及び青色LED211の駆動電流の大きさを各々制御するための制御信号を供給する。前記制御部240は、前記センサ部230で検出された赤色、緑色及び青色LED211の光量によって、前記LED駆動部221から出力される駆動電流を変動させる制御信号を供給することができる。
好ましくは、前記制御部240は、前記センサ部230からの赤色、緑色及び青色LED211に対する検出光量が既設定された基準光量より少ない場合、前記駆動電流を増加させる制御信号を供給して、赤色、緑色及び青色LED211の光量を増加させ、既設定された光量より多い場合、前記駆動電流を減少させる制御信号を供給して、赤色、緑色及び青色LED211の光量を減少させる。
増加または減少した赤色、緑色及び青色LED211の光量値がまたセンサ部230により検出されて、制御部240にフィードバックされ、制御部240が、フィードバックされた赤色、緑色及び青色LED211の光量によって調整された制御信号を供給することにより、赤色、緑色及び青色LED211の光量を一定に維持することができる。
一方、前述したように、前記LED駆動部がスイッチのオン/オフを用いるPWM駆動部を有する場合、前記制御部240は、前記PWM駆動部のオン/オフスイッチングのデューティ比を制御する制御信号を生成することができる。
一般に、LEDの駆動電流の大きさは、PWM駆動部のオン/オフスイッチングのデューティ比により調節されることができる。すなわち、PWM駆動部のオン/オフデューティ比が大きければ駆動電流が増加し、デューティ比が小さければ駆動電流が減少する。したがって、前記制御部240は、検出光量と基準光量の比較結果によって、PWM駆動部のオン/オフスイッチングデューティ比を決定することにより、前記駆動部から提供される駆動電流の大きさを制御することができ、それによってLED211の放出光量を制御することができる。
例えば、前記制御部240は、前記センサ部230で検出された赤色、緑色及び青色LEDの光量に対する検出光量が既設定された基準光量より少ない場合は、赤色、緑色及び青色LED駆動回路内PWM駆動部のオン/オフスイッチングデューティ比を増加させる制御信号を供給して、赤色、緑色及び青色LEDの光量を増加させることができる。一方、既設定された光量より多い場合は、赤色、緑色及び青色LED駆動回路内PWM駆動部のオン/オフスイッチングデューティ比を減少させる制御信号を供給して、赤色、緑色及び青色LEDの光量を減少させることができる。
図3は、本発明の他の実施の形態によるLEDバックライトユニットを図示した概略図である。
図3に示すように、LEDバックライトユニット300は、図2のLEDバックライトユニット200のように、基板310、複数のLED311、複数のLED駆動部321、センサ部330及び制御部340を含んで構成される。
前記LED駆動部321は、赤色LEDを駆動する赤色LED駆動回路321a、緑色LEDを駆動する緑色LED駆動回路321b及び青色LEDを駆動する青色LED駆動回路321cを含む。
前記複数のLED駆動部321は、一つの駆動ボード320に具現させることができる。本実施の形態は、制御部340を別途の基板などに実装せず、駆動ボード320に複数のLED駆動部321と一緒に具現したもので、これによって基板製作費用を節減することを特徴とする。
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
従来技術によるLEDバックライトユニットを図示した概略図である。 本発明の一実施の形態によるLEDバックライトユニットを図示した概略図である。 本発明の他の実施の形態によるLEDバックライトユニットを図示した概略図である。
符号の説明
200、300:LEDバックライトユニット
210、310:基板
211、311:LED
220、320:駆動ボード
221、321:LED駆動部
221a、321b:赤色LED駆動回路
221a、321b:緑色LED駆動回路
221a、321b:青色LED駆動回路
230、230:センサ部
240、240:制御部

Claims (5)

  1. 複数の分割領域を有する基板と、
    前記基板上の前記複数の分割領域のそれぞれに配置される複数のLEDと、
    前記複数の分割領域のうちの二つ以上の分割領域に配置された複数のLEDに、駆動電力を提供するLED駆動部と、
    を含み、
    前記二つ以上の分割領域の一の分割領域に配置され、互いに電気的に連結された複数のLEDと、前記二つ以上の分割領域の他の分割領域に配置され、互いに電気的に連結された複数のLEDとは、互いに並列連結され
    前記一の分割領域に配置された同一な色相の光を放出する複数のLEDは、互いに直列連結されており、前記他の分割領域に配置された前記同一な色相の光を放出する複数のLEDは、互いに直列連結され、
    前記一の分割領域に配置され、互いに直列連結された前記同一な色相の光を放出する複数のLEDと、前記他の分割領域に配置され、互いに直列連結された前記同一な色相の光を放出する複数のLEDとは、互いに並列連結されているLEDバックライトユニット。
  2. 前記複数のLEDは、
    赤色光を放出する複数の赤色LEDと、緑色光を放出する複数の緑色LEDと、青色光を放出する複数の青色LEDとを含み、
    前記複数の分割領域に配置された前記複数の赤色、緑色及び青色LEDは、それぞれ同一な色相の光を放出するLED間に、互いに電気的に連結され、
    前記一の分割領域に配置され、互いに電気的に連結された同一な色相の光を放出する複数のLEDと、前記他の分割領域に配置され、互いに電気的に連結された同一な色相の光を放出する複数のLEDとは、互いに並列連結されている請求項に記載のLEDバックライトユニット。
  3. 前記LED駆動部は、
    前記複数の赤色LEDに駆動電力を提供する赤色LED駆動回路と、前記複数の緑色LEDに駆動電力を提供する緑路LED駆動回路と、前記複数の青色LEDに駆動電力を提供する青色LED駆動回路とを含む請求項に記載のLEDバックライトユニット。
  4. 前記複数のLEDにより放出される光量を検出するセンサ部と、
    前記センサ部からの検出光量と事前決定された基準光量を比べ、その比較結果によって、前記LED駆動部から前記LEDに提供される電力を制御する制御部と、をさらに含む請求項1から請求項の何れか1つに記載のLEDバックライトユニット。
  5. 前記LED駆動部は、電源電力をオン/オフスイッチングすることで、前記LEDに提供される駆動電力の大きさを決定するPWM駆動部を含み、
    前記制御部は、前記PWM駆動部のオン/オフスイッチングデューティ比を決定することで、前記駆動部から提供される駆動電力を制御する請求項に記載のLEDバックライトユニット。
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