KR100499575B1 - 백라이트 - Google Patents

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KR100499575B1
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Abstract

본 발명은 액정표시장치에 사용되는 백라이트에 관한 것으로, 본 발명의 백라이트는 액정패널에 백색 투과광을 공급하기 위한 복수개의 형광램프와, 상기 형광램프를 구동하기 위한 교류 전압을 발생시키고 상기 형광램프의 일측 전극에 고전압을 공급하기 위한 복수개의 인버터와, 상기 인버터로부터 이격된 상기 형광램프의 타측 전극에 피드백되는 저전압을 공급하기 위한 연결부와, 상기 형광램프의 두 전극에 대응하는 상기 액정패널의 후방 양측에 균등하게 설계된 상기 인버터를 구비한 복수개의 PCB 기판으로 구성되어 상기 인버터의 출력부하에 따른 열을 분산시켜 액정표시장치의 열적 안정성을 높일 수 있다.

Description

백라이트{A Back light}
본 발명은 액정표시장치에 사용되는 백라이트에 관한 것으로서, 상세하게는 액정패널의 후방 양측에 인버터를 균등하게 설계하여 액정표시장치의 열적 안정성을 높일 수 있는 백 라이트에 관한 것이다.
최근, 정보통신 분야의 급속한 발전으로 말미암아, 원하는 정보를 표시해 주는 디스플레이 산업의 중요성이 날로 증가하고 있으며, 현재까지 정보 디스플레이 장치 중 CRT(cathod ray tube)는 다양한 색을 표시할 수 있고, 화면의 밝기도 우수하다는 장점 때문에 지금까지 꾸준한 인기를 누려왔다.
하지만, 대형, 휴대용, 고해상도 디스플레이에 대한 욕구 때문에 무게와 부피가 큰 CRT 대신에 평판 디스플레이(flat panel display) 개발이 절실히 요구되고 있다. 이러한 평판 디스플레이는 컴퓨터 모니터에서 항공기 및 우주선 등에 사용되는 디스플레이에 이르기까지 응용분야가 넓고 다양하다.
현재 생산 혹은 개발된 평판 디스플레이는 액정 디스플레이(liquid crystal display : LCD), 전계 발광 디스플레이(electro luminescent display : ELD), 전계 방출 디스플레이(field emission display : FED), 플라즈마 디스플레이(plasma display panel : PDP) 등이 있으며, 이상적인 평판 디스플레이가 되기 위해서는 경중량, 고휘도, 고효율, 고해상도, 고속응답특성, 저구동전압, 저소비전력, 저코스트(cost) 및 천연색 디스플레이 특성 등이 요구된다. 이와 같은 평판 디스플레이 중 상기 액정표시장치는 상기 욕구뿐만 아니라 내구성 및 휴대가 간편하기 때문에 각광을 받고 있다.
액정표시장치는 액정의 광학적 이방특성을 이용한 화상표시 장치로서, 전압의 인가상태에 따라 분극특성을 보이는 액정에 빛을 조사하게 되면 상기 전압인가에 따른 액정의 배향 상태에 따라 통과되는 빛의 양을 조절하여 이미지를 표현할 수 있는 장치이다.
이와 같이, 상기 액정표시장치를 구성하기 위해서는, 두 기판 사이에 형성된 액정을 포함하는 액정패널과, 상기 액정패널의 주변에 구비되어 상기 액정패널에 신호를 인가하고 이러한 신호를 제어하는 구동회로가 필요하다.
이때, 상기 액정패널은 스스로 빛을 내지 못하기 때문에, 반사형 액정표시장치의 경우 태양광과 같은 외부광을 이용하여 상기 액정패널에서 반사시켜 사용할 경우 어두운 공간에서는 사용할 수 없는 제약을 받는다.
그러나, 투과형 액정표시장치는 상기 액정패널의 하부에 별도의 백라이트를 구비하여 평행광선을 조사함으로서 공간의 제약 문제점을 해결할 수 있다.
일반적인 투과형 TN 모드의 액정표시장치에 대하여 개략적으로 설명하면 다음과 같다.
도 1은 일반적인 투과형 TN 모드의 액정표시장치의 개략적인 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 액정표시장치는 색상을 표현하기 위한 상부 기판(11)과 하부 기판(12) 및 상기 두 기판사이에 형성된 액정층(13)으로 이루어지는 액정패널(10)과, 상기 액정패널(10) 상하에 각각의 편광자가 서로 직교하도록 배치된 제 1, 제 2 편광판(14,15)을 포함하여 구성된다.
도시하지는 않았지만, 상기 액정패널(10)의 하부에는 형광램프와 같은 광원으로부터 조사된 빛을 투과하기 위한 도광판, 반사판, 확산판 및 프리즘 시트을 포함하여 구성되는 백라이트가 있다.
여기서, 상기 하부기판(12)은 어레이기판이라고도 하며, 스위칭 소자인 박막트랜지스터(도시하지 않음)와 화상을 표시하기 위한 화소 전극(도시하지 않음)이 매트릭스형태(matrix type)로 형성되어 있다.
그리고, 상부기판(11)은 칼러필터기판이라고도 하며, 화소영역 외부로의 빛샘을 방지하기 위한 블랙매트릭스와, 상기 화소전극에 대응하고 R(적색), G(녹색), B(청색)의 색상을 갖는 칼라필터와, 상기 블랙매트릭스 및 칼라필터 상에 공통전극(도시되지 않음)이 형성되어 있다.
상기 하부 기판(12) 및 상부 기판(11)에 각각 형성된 화소전극(도시하지 않음) 및 공통전극(도시하지 않음)은 상기 백라이트로부터 조사된 빛을 투과하기 위해 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide : ITO)와 같은 투명 도전금속으로 이루어져 있다. 이때, IPS모드 액정표시장치의 경우, 상기 공통 전극이 상기 하부 기판에 형성된다.
상기 상부 기판(11) 및 하부 기판(12)사이에 형성된 액정층(13)의 액정분자(18)들은 대향하는 상기 두 기판의 표면상에 각각 형성된 배향막(도시하지 않음)에 의해 상기 하부 기판(12)으로부터 상기 상부 기판(11)에 이르기까지 방위각이 90도 꼬여 배향되어 있다.
또한, 상기 제 1, 제 2 편광판(14,15)은 편광방향이 수직인 특성을 갖고 있다.
즉, 상기 백라이트로부터 조사된 백색의 빛은 상기 제 1 편광판(14)에 의해 일방향으로 편광되고, 상기 제 1 편광판(14)에 편광된 광은 하부 기판(12) 및 액정층(13)에서 굴절된다.
이때, 도시된 바와 같이, 상기 액정층(13)에 입사된 광은 상기 액정분자(18)의 꼬임에 의해 방위각이 90도 회전하여 제 1 편광판(14)에 의해 편광된 방향에 직교하도록 굴절된다. 이와 같이, 상기 액정층(13)에서 액정분자(18)의 방위각 또는 극각을 조절하여 투과광의 세기를 조절할 수 있다.
또한, 액정층(13)에 의해 굴절된 백색의 광은 R.G.B 색상을 나타낼 수 있는 칼라필터(도시하지 않음)가 형성된 상부 기판(11)을 투과하고, 상기 상부 기판(11)에 의해 색상을 갖는 빛은 제 2 편광판(15)을 통과하여 화상으로 표현된다.
따라서, 일반적인 액정표시장치는 백라이트로부터 조사된 광을 이용하여 편광 및 굴절시킨 후 투과광의 세기를 조절하고, 색상을 표현함으로써 화상을 구현할 수 있다.
한편, 이와 같은 액정표시장치에서 평행광선을 공급하는 백라이트는 원통형의 형광램프를 배치하는 방식으로서, 직하형 방식과 도광판 방식으로 구분된다.
먼저, 직하형 방식은 평면에 형광 램프를 배치하는데, 형광 램프의 형상이 액정 패널에 나타나므로 램프와 액정 패널 사이의 간격을 유지해 주어야 하고, 전체적으로 균일한 광량 분포를 위해 광 산란수단을 배치하여야 하므로 박형화에는 한계가 있다. 또한, 패널이 대면적화됨에 따라 백 라이트의 광출사면의 면적도 증가하게 되는데, 직하형 백 라이트를 대형화할 경우, 광 산란수단이 충분한 두께를 확보하지 못하면 광 출사면이 평탄치 않고, 이러한 이유로 인해 광 산란수단의 두께를 충분히 확보하지 않으면 안된다.
반면, 도광판 방식은 외곽에 형광 램프를 설치하고 도광판을 이용하여 전체의 면으로 빛을 분산하는 것으로, 형광 램프가 측면에 설치되고, 빛이 도광판을 통과하여야 하므로 휘도가 낮은 문제점이 있다. 또한 균일한 광도의 분포를 위해서는 도광판에 대한 고도의 광학적 설계기술과 가공기술이 요구된다.
이와 같이 직하형 방식과 도광판 방식은 나름대로의 단점을 가지고 있기 때문에 화면의 두께보다는 밝기가 중요시되는 액정표시소자에서는 직하형 방식의 백 라이트를 주로 사용하고, 노트 북 PC나 모니터용 PC와 같은 두께가 중요시되는 액정표시소자에서는 도광판 방식의 백 라이트가 주로 사용된다.
현재, 화면의 대형화 추세에 따라 고휘도의 백 라이트를 구현하기 위한 일환으로, 여러 개의 램프를 표시화면의 하측에 배치하거나, 한 개의 램프를 구부려서 배치하는 등 직하형 백 라이트에 관한 연구, 개발이 계속되고 있는 추세에 있다.
도 2는 일반적인 직하형 백라이트의 사시도이고, 도 3은 형광램프를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 종래 액정표시소자용 백 라이트는 복수개의 형광램프(1)들과, 상기 형광램프(1)들을 고정시키고 지지하는 외곽 케이스(3)와, 상기 형광램프(1)와 액정 패널(도시하지 않음) 사이에 배치된 광 산란수단(5a,5b,5c)으로 구성된다.
여기서, 상기 광 산란수단(5a,5b,5c)은 형광램프의 형상이 액정 패널의 표시면에 나타나는 것을 방지하고 전체적으로 균일한 밝기 분포를 갖는 광원을 제공하기 위한 것으로, 광 산란 효과를 증진시키기 위해 액정 패널과의 사이에 다수의 확산 시트(Diffusion sheet) 및 확산 플레이트(Diffusion plate) 등이 배치된다.
도시하지는 않았지만, 상기 외곽 케이스(3)의 내면에는 형광램프(1)에서 발생된 광이 액정 패널의 표시부로 집중 조사시켜 광의 효율을 높이기 위한 반사판이 형성되어 있다.
이때, 상기 형광램프(1)는 도 3과 같이 냉음극관 램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp :CCFL)로서, 관(Tube) 내부의 양단에 전극(2, 2a) 배치되어 상기 전극에 교류전원(4)이 인가되면 발광하고, 상기 형광램프(1)의 양단은 도 2와 같이, 외곽 케이스(도 2의 3)의 양쪽면에 형성된 홈에 끼워져 있다.
또한, 상기 형광램프(1)의 양쪽 전극에는 램프 구동을 위한 전원을 전달하는 제 1 및 제 2 전원 인입선(9,9a)이 연결되고, 상기 제 1 및 제 2 전원 인입선(9,9a)은 각각의 구동회로와 접속되기 위해 별도의 커넥터를 필요로 하는데, 상기 구동회로 및 커넥터는 백라이트의 후면에 위치한다.
도 4는 종래 기술에 따른 백라이트의 인버터를 개략적으로 도시한 회로도로서, 인버터 구동전압(Vcc1)을 램프 구동용 교류 고압으로 변환하여 출력하는 직류/교류 변환부(31)와, 상기 직류/교류 변환부(31)의 출력 교류전압에 직렬로 연결되어 있는 형광램프(1) 양단에 전류를 흘려주는 복수개의 출력 커넥터(32a,32b)로 구성된다.
여기서, 상기 직류/교류 변환부(31)는 인버터 구동전압(Vcc1)을 교대로 스위칭 출력하는 스위칭소자(Q1,Q2)와, 상기 스위칭 소자(Q1,Q2)의 스위칭에 의해 유기되는 전압을 내부 권선비(n1:n2)에 의해 2차측(n2)에 고압을 유기시키는 트랜스(T1)를 포함하여 이루어진다.
미 설명 부호 L1은 라인필터, R1~R3은 저항, C1~C3는 콘덴서, D1은 다이오드이다.
이와 같이 구성되는 종래의 LCD 백라이트용 인버터의 동작은 다음과 같다.
먼저, 인버터 구동전압(Vcc1)이 라인필터를 통해 직류/교류 변환부(31)로 입력되며, 상기 직류/교류 변환부(31)는 인버터 구동전압(Vcc1)을 복수개의 스위칭 소자(Q1,Q2)가 교대로 스위칭 동작(PUSH-PULL)하여 그 콜렉터에 인가되는 인버터 구동전압(Vcc1)을 트랜스(T1)의 1차측(n1)으로 출력하고, 상기 트랜스(T1)는 1차측(n1)으로 유기되는 전압을 그 권선비(n1:n2)에 의해 2차측(n2)으로 교류 고압을 고압 출력 커넥터(32a)로 출력하게 된다.
이때, 상기 트랜스(T1)는 교류 고압을 만드는 과정에서 전기적인 에너지가 일부 열에너지로 변환되어 상기 트랜스(T1)에 열을 발생시킬 수 있다.
또한, 상기 직류/교류 변환부(31)로부터 출력되는 교류고압은 고압 출력 커넥터(32a) 및 저압 출력 커넥터(32b)에 각각 연결되어 형광램프(1)에 전류를 흘려준다. 이때 저압 출력 커넥터(32b)에는 형광램프(1)에 흐르는 전류와 저항 용량값(R3)에 해당하는 전압이 발생한다.
따라서, 종래 기술의 백라이트는 복수개의 스위칭 소자(Q1,Q2) 및 트랜스(T1)로 이루어진 인버터를 통하여 교류 고압을 발생시켜 형광램프를 구동할 수 있다.
한편, 이와 같은 종래 기술의 백 라이트는 복수개의 형광램프(1)를 구동하기 위해 복수개의 트랜스(T1)로 이루어진 인버터를 구비하여 상기 백 라이트의 배면에 설계해야 한다.
도 5는 종래 기술에 따른 백 라이트의 후면을 도시한 평면도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 종래 기술의 백라이트는 형광램프(도 2의 1)를 구동시키기 위해 직류전압을 교류전압으로 만드는 인버터(20)를 구비하고 액정패널(도 1의 10)의 후방 일측에 형성된 고전압부(21)와, 상기 고전압부(21)에 비해 상대적으로 낮은 전위를 갖고 상기 액정패널(10)의 후방 타측에 형성된 저전압부(23)와, 상기 고압부(21)와 상기 인버터(20)의 피드백 단(도시하지 않음)에 상기 저전압부(23)를 연결하는 연결부(25)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 고전압부(21)는 인버터(20)를 구비하고 상기 형광램프(1)에 고전압을 인가하기 위한 인버터(20)를 구비하여 A와 같이 고전압을 출력하고, 상기 저전압부(23)는 상기 인버터(20)의 피드백 전압을 공급하기 위해 B와 같이 낮은 전압을 출력한다.
이때, 상기 형광램프(1)는 상기 액정패널(10)에 가로로 형성되어 있고, 상기 형광램프(1)의 양측에 인입되는 전원 인입선(도 3의 9, 9a)은 상기 고전압부(21)에 형성된 고전압 출력 커넥터(32a)과 상기 저전압부(22)에 형성된 저전압 출력 커넥터(32b)에 의해 연결된다.
따라서, 종래 기술의 백라이트는 액정패널(10)의 후방 양측에 각각 인버터(20)를 구비한 고전압부(21)와, 상기 인버터(20)의 피드백 전압을 인가하는 저전압부(23)를 각각 편중시키고, 상기 연결부(25)를 이용하여 상기 고전압부(21)와 저전압부(23)를 연결시켜 복수개의 형광램프(1)를 구동하도록 할 수 있다.
하지만, 종래 기술의 백라이트는 다음과 같은 문제점이 있었다.
종래 기술의 백라이트는 복수개의 형광램프를 구동하기 위한 인버터회로가 액정표시장치의 대형화에 따라 출력이 증가하고, 상기 인버터회로가 고전압부에만 편중되어 있기 때문에 상기 인버터회로의 구동에 의해 상기 고전압부에서 국부적으로 발생되는 고열이 액정패널에 인가되어 액정표시장치의 열적 안정성을 떨어뜨릴 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 액정패널의 후방 양측에 복수개의 인버터를 균등하게 설계하고, 상기 인버터로부터 이격된 형광램프의 전극에 전원 전압을 공급하기 위한 연결부를 구비하여 열적 안정성을 높일 수 있는 백 라이트를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 백라이트는, 액정패널에 백색 투과광을 공급하기 위한 복수개의 형광램프와, 상기 형광램프를 구동하기 위한 교류 전압을 발생시키고 상기 형광램프의 일측 전극에 고전압을 공급하기 위한 복수개의 인버터와, 상기 인버터로부터 이격된 상기 형광램프의 타측 전극에 피드백되는 저전압을 공급하기 위한 연결부와, 상기 형광램프의 두 전극에 대응하는 상기 액정패널의 후방 양측에 균등하게 설계된 상기 인버터를 구비한 복수개의 PCB 기판을 포함함을 특징으로 한다.
여기서, 상기 인버터들은 스위칭 소자 및 트랜스를 구비함이 바람직하다.
상기 연결부는 형광램프 수에 해당하는 절연된 피드백 라인 및 피드백 커넥터에 의해 상기 양측 PCB 기판을 전기적으로 연결함이 바람직하다.
상기 인버터들은 상기 액정패널 후방 양측 복수개의 상기 PCB 상에 교번하여 형성됨이 바람직하다.
상기 인버터들은 각각 한쌍이 상기 액정패널 후방 양측 복수개의 PCB 상에 교번하여 형성됨이 바람직하다.
또한, 본 발명의 다른 특징은, 액정패널의 배면에서 균일한 광을 조사하는 백라이트에 있어서,
서로 일정한 간격을 갖고 배열되는 복수개의 형광램프와,
상기 인접하는 복수개의 형광램프를 한 블록으로 하여 홀수번째 형광램프의 일측 전극 및 타측 전극에 서로 반대되는 전압을 인가하는 제 1 인버터와,
상기 인접하는 복수개의 형광램프를 한 블록으로 하여 짝수번째 형광램프의 일측 전극 및 타측 전극에 서로 반대되는 전압을 인가하는 제 2 인버터와,
상기 제 1, 제 2 인버터를 통해 상기 각 형광램프의 일측 전극 및 타측 전극에 고전압과 저전압이 번갈아 공급되도록 상기 제 1, 제 2 인버터를 전기적으로 연결하는 역위상 동기라인을 포함하여 이루어지는 백라이트이다..
여기서, 상기 제 1, 제 2 인버터는 상기 액정패널의 양측 배면에 설치됨이 바람직하다.
그리고, 본 발명의 또 다른 특징은, 액정패널에 백색 투과광을 공급하기 위한 복수개의 형광램프와, 상기 형광램프들 각각의 일측 전극에 교류 전압을 공급하기 위한 제 1 인버터와, 상기 제 1 인버터의 타측에 형성되어 상기 제 1 인버터의 출력 교류 전압의 위상이 반대인 교류 전압을 출력하기 위한 제 2 인버터와, 상기 제 1 및 제 2 인버터를 전기적으로 연결하고 상기 제 1 및 제 2 인버터의 출력 교류 전압의 위상을 서로 반전시키기 위한 역위상 동기 라인을 포함하는 백라이트이다.
여기서, 상기 제 1 및 제 2 인버터는 복수개의 스위칭 소자 및 트랜스를 구비하여 상기 액정 패널의 후방 양측에 형성된 각각의 PCB(Printed Circuit Board) 기판 상에 설계됨이 바람직하다.
상기 역위상 동기 라인은 상기 제 1 및 제 2 인버터가 형성된 복수개의 PCB 기판들 상의 커넥터에 의해 체결됨이 바람직하다.
상기 제 1 및 제 2 인버터는 상기 복수개의 상기 PCB에 균등하게 형성됨이 바람직하다.
상기 역위상 동기 라인은 상기 제 1 인버터의 트랜스로부터 상기 제 2 인버터의 트랜스 입력단 및 출력단에 이어지는 복수개의 연결선과, 상기 제 1 인버터의 스위칭 소자 출력단으로부터 상기 제 2 인버터의 입력단으로 이어지는 연결선을 포함이 바람직하다.
상기 제 1 및 제 2 인버터에서 출력되는 각각의 상기 교류 전압은 각각 위상이 서로 반대이고, 동일한 크기의 전압값을 갖는 것이 바람직하다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 백라이트에 대한 실시예를 들어 상세히 설명한다.
제 1 실시예
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 백 라이트의 후면을 도시한 평면도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 백 라이트는 액정패널(도시하지 않음)에 백색 투과광을 공급하기 위한 복수개의 형광램프(도시하지 않음)와, 상기 형광램프를 구동하기 위한 교류 전압을 발생시키고 상기 형광램프의 일측 전극에 고전압을 공급하기 위한 복수개의 인버터(102)와, 상기 인버터(102)로부터 이격된 상기 형광램프의 타측 전극에 피드백되는 저전압을 공급하기 위한 연결부(103)와, 상기 형광램프의 두 전극에 대응하는 상기 액정패널의 후방 양측에 균등하게 설계된 상기 인버터(102)를 구비한 복수개의 PCB(Printed Circuit Board) 기판(101)을 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 인버터(102)들은 직류 전원으로부터 교류 고전압을 만들기 위해 복수개의 스위칭 소자 및 트랜스를 구비하여 상기 액정패널의 후방 양측에 형성된 상기 PCB 기판(101)에 설계되어 있다.
도시되지는 않았지만, 상기 복수개의 형광램프는 상기 복수개의 PCB 기판(101)을 가로지르도록 외곽 케이스(104)의 내면에 고정되어 있고, 상기 액정패널은 상기 형광램프의 빛이 상기 외곽 케이스(104)에 의해 일방향으로 조사되는 도면의 반대쪽에 형성되어 있다.
또한, 상기 연결부(103)는 형광램프(도시하지 않음) 수에 해당하는 절연된 복수개의 피드백 라인이 실장되어 있고, 상기 피드백 라인들을 상기 인버터(102)에 연결하기 위해 양측 상기 PCB 기판(101)들에 서로 체결시키기 위한 복수개의 피드백 커넥터(109a,109b)로 체결되어 있다.
도 7은 본 발명에 따른 백 라이트의 인버터를 개략적으로 도시한 회로도로서, 인버터(102)는 인버터 구동전압(Vcc1)을 램프 구동용 교류 고압으로 변환하여 출력하는 직류/교류 변환부(115)와, 상기 직류/교류 변환부(115)의 출력 교류전압에 직렬로 연결되어 있는 형광램프(117) 양단에 전류를 흘려주는 복수개의 출력 커넥터(119a,119b)로 구성된다.
이때, 상기 직류/교류 변환부(115)는 인버터 구동전압(Vcc1)을 교대로 스위칭 출력하는 스위칭소자(Q1,Q2)와, 상기 스위칭 소자(Q1,Q2)의 스위칭에 의해 유기되는 전압을 내부 권선비(n1:n2)에 의해 2차측(n2)에 고압을 유기시키는 트랜스(T1)를 포함하여 이루어진다.
미 설명 부호 L1은 라인필터, R1~R3은 저항, C1~C3은 콘덴서, D1은 다이오드이다.
특히, 상기 형광램프를 구동하는 교류 고전압을 발생시키기 위한 인버터(102)가 상기 액정 패널의 후방 양측에 형성된 복수개의 PCB 기판(101) 각각에 교번하여 형성되어 있다.
즉, 도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 백라이트의 개략적인 회로도로서, 서로 평행한 복수개의 형광램프(117)가 일렬로 배열되어 있고, 상기 형광램프(117)들을 구동하기 위한 교류 전압을 발생하기 위해 상기 형광램프(117)들의 양측의 복수개의 PCB 기판(101) 상에 복수개의 인버터(102)가 각각 교번하여 형성되어 있다.
이때, 상기 인버터(102)는 트랜스(T1)와 스위칭 소자(Q1,Q2)의 상호 유도 작용과 스위칭 동작에 의해 고전압의 교류 전압이 발생하고, 상기 고전압의 교류 전압을 발생시키는 과정에서 상기 트랜스(T1)와 스위칭 소자(Q1,Q2)의 상호 유도 작용 및 고속 스위칭에 의해 출력 부하가 걸리고, 상기 출력 부하에 따라 열이 발생한다.
따라서, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 백라이트는 상기 형광램프(117)를 짝수개 배열하여, 상기 형광램프(117)의 좌우 대칭되도록 상기 복수개의 인버터(102)를 교번하여 상기 복수개의 PCB 기판(101) 각각에 균등하게 배치시킨다.
따라서, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 백라이트는 복수개의 상기 PCB 기판(101) 당 설계되는 트랜스(T1) 및 스위칭 소자(Q1,Q2)를 종래에 비해 절반으로 줄일 수 있고, 상기 PCB 기판(101)에 걸리는 출력 부하를 줄일 수 있기 때문에 국부적인 온도 상승을 방지할 수 있다.
예를 들어, 상기 형광램프(117)를 구동하기 위한 상기 인버터(102)의 출력 구동 전압은 액정표시장치의 크기가 30인치일 경우 약 1000V, 40인치일 경우 약 1500V, 50인치일 경우 약 2000V이고, 상기 형광램프를 구동하기 위한 시작 전압은 상기 구동 전압의 약 2배의 전압값을 갖는다.
따라서, 액정표시장치의 대형화에 따라 형광램프(117)를 구동하기 위한 인버터(102)의 출력 구동 전압이 높아져야하고, 상기 인버터(102)의 출력 구동 전압이 높아짐에 따라 상기 인버터(102)에서는 고열이 발생기 때문에 본 발명의 제 1 실시예에 따른 백라이트는 상기 인버터(102)를 상기 형광램프(117)의 양측 전극에 대응하는 액정패널 후방 양측의 복수개의 PCB 기판(101) 상에 좌우 대칭되도록 균등하게 설계함으로써 고열을 분산시킬 수 있다.
결국, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 백라이트는 액정표시장치의 대형화 추세에 따라 인버터(102)의 출력 구동 전압이 높아질 수 있지만, 상기 인버터(102)를 액정 패널 후방 양측의 복수개의 PCB 기판(101) 상에 균등하게 배치시킴으로써 국부적인 온도 상승을 방지하여 액정표시장치의 열적 안정성을 높일 수 있다.
이와 같은 인버터(102)를 갖는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 백라이트의 형광램프에 인가되는 전압을 살펴보면 다음과 같다.
도 9a 내지 도 9b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 백라이트의 형광램프에 인가되는 전압의 파형을 도시한 도면이다.
도 9a 내지 도 9b에 도시된 바와 같이, 액정패널의 후방 양측에 각각 설계된 인버터(도 6의 102)를 이용하여 일방향으로 평행한 복수개의 형광램프(도 7의 117)의 전원 인입선(110)에 각각 교번하여 교류 고전압을 인가하거나, 복수개의 형광램프 한 쌍을 기준으로 각각 교번하여 교류 고전압을 인가할 수 있다.
여기서, 상기 형광램프(117)에 교류 고전압을 인가하는 일측 전원 인입선 방향에 인버터(102)가 형성되고, 상기 교류 고전압을 인가하는 전원 인입선(110)의 타측 전원 인입선(110)에 교류 저전압을 피드백 받는다.
따라서, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 백라이트는 액정패널 후방 양측에 인버터(102)를 균등하게 분배하여 형광램프(117)의 고압측을 균일하게 분포시킬 수 있기 때문에 액정표시장치의 열적 안정성을 높일 수 있고, 균일한 휘도를 갖도록 할 수도 있다.
제 2 실시예
도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 백 라이트의 후면을 도시한 평면도이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 백 라이트는 액정패널에 백색 투과광을 공급하기 위한 복수개의 형광램프(도 7의 117)와, 상기 형광램프(117)들 각각의 일측 전극에 교류 전압을 공급하기 위한 제 1 인버터(102a)와, 상기 제 1 인버터(102a)의 타측에 형성되어 상기 제 1 인버터(102a)의 출력 교류 전압의 위상이 반대인 교류 전압을 출력하기 위한 제 2 인버터(102b)와, 상기 제 1 및 제 2 인버터(102a,102b)를 전기적으로 연결하고 상기 제 1 및 제 2 인버터(102a,102b)의 출력 교류 전압의 위상을 서로 반전시키기 위한 역위상 동기 라인(106)을 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 제 1 및 제 2 인버터(102a,102b)는 직류 전원으로부터 교류 고전압을 만들기 위해 복수개의 스위칭 소자 및 트랜스를 구비하여 상기 액정 패널의 후방 양측에 형성된 각각의 PCB(Printed Circuit Board) 기판(101) 상에 설계되어 있다.
도시되지는 않았지만, 상기 역위상 동기 라인(106)은 각각 복수개의 전선으로 이루어지고, 상기 역위상 동기 라인을 상기 제 1 및 제 2 인버터(102a,102b)에 연결하기 위해 양측 상기 PCB 기판(101)들 상의 커넥터에 의해 체결되어 있다.
이때, 상기 형광램프(117)가 다수개일 경우, 상기 액정패널의 후방 양측에 각각 형성된 복수개의 PCB 기판(101) 중 일측 PCB 상에 복수개의 제 1 인버터(102a)만 설계되고, 타측 PCB 기판(101)상에 제 2 인버터(102b)만 설계될 수 있고, 상기 복수개의 PCB 기판(101)들 상에 서로 교번하여 상기 제 1 및 제 2 인버터(102a,102b)가 설계될 수 있다.
도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 백라이트의 개략적인 회로도로서, 서로 평행한 복수개의 형광램프(117)가 일렬로 배열되어 있고, 상기 형광램프(117)들의 양측에서 각각 위상이 서로 반대인 교류 전압을 발생시키기 위해 복수개의 트랜스 및 스위칭 소자를 구비한 제 1 및 제 2 인버터(102a,102b)가 형성되어 있다.
여기서, 상기 제 1 인버터(102a)의 스위칭 소자(Q3,Q4) 및 제 2 트랜스(T2)를 통해 교류 전압이 발생하고, 제 2 인버터(102b)는 상기 제 1 인버터(102a)의 제 2 트랜스(T2) 입력단에서 선택된 복수개의 연결선이 역위상 동기 라인(106)을 통해 제 2 인버터(102b)의 제 3 트랜스(T3) 입력단 및 출력단 각각에 연결되어 상기 제 1 인버터(102a)에 의해 발생된 교류 전압과 위상이 반대인 교류 전압을 발생한다.
이때, 상기 제 2 인버터(102b)의 제 3 트랜스(T3) 출력단에 입력된 교류 전압을 증폭하기 위한 상기 제 2 인버터(102b)의 제 3 트랜스(T3) 입력단은 상기 제 1 인버터(102a)의 제 2 트랜스(T2) 입력단 및 상기 제 1 인버터(102a)의 제 2 트랜스(T2) 입력단과 위상이 반대되는 상기 제 1 인버터(102a)의 스위칭 소자 출력단으로부터 교류 전압이 인가된다.
또한, 상기 역위상 동기 라인(106)은 상기 제 1 인버터(102a)의 트랜스로부터 상기 제 2 인버터(102b)의 트랜스 입력단 및 출력단에 이어지는 복수개의 연결선(106a,106b)과, 상기 제 1 인버터(102a)의 스위칭 소자 출력단으로부터 상기 제 2 인버터(102b)의 입력단으로 이어지는 연결선(106c)으로 구성되고, 상기 제 1 및 제 2 인버터(102a,102b)에 의해 역위상을 갖는 교류 전압를 출력하도록 한다.
따라서, 상기 형광램프(117)의 일측 전극에 상기 제 1 인버터(102a)의 제 2 트랜스(T2)에 의해 발생된 교류 전압이 인가될 경우, 상기 제 2 인버터(102b)의 제 3 트랜스(T3) 출력단에서 상기 교류 전압과 반대된 위상을 갖는 교류 전압이 상기 형광램프(117)의 타측 전극에 인가된다.
상술한 바와 같이, 이와 같은 상기 제 1 및 제 2 인버터(102a,102b)를 각각 복수개의 PCB 기판(101)에 설계하고, 평행한 상기 형광램프(117)의 양측 전극에 좌우 대칭되도록 균등하게 배치시킬 수 있다.
결국, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 백라이트는 상기 제 1 및 제 2 인버터(102a,102b)가 출력하는 교류 전압이 종래의 인버터의 교류 전압에 비해 반으로 줄여 출력부하를 반으로 줄일 수 있기 때문에 국부적인 온도 상승을 방지하여 액정표시장치의 열적 안정성을 높일 수 있다.
이와 같은 인버터를 갖는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 백라이트의 형광램프(117)에 인가되는 전압을 살펴보면 다음과 같다.
도 12는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 백라이트의 형광램프에 인가되는 전압의 파형을 도시한 도면으로서, 액정패널의 후방 양측에 각각 설계된 제 1 및 제 2 인버터(102a,102b)를 이용하여 형광램프(117)의 전원 인입선에 각각 위상이 반전된 교류 전압을 인가할 수 있다.
이때, 상기 제 1 및 제 2 인버터(102a,102b)에서 출력되는 각각의 상기 교류 전압은 각각 위상이 서로 반대이고, 동일한 크기(진폭)의 전압값을 갖는다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 백라이트는 복수개의 제 1 및 제 2 인버터(102a,102b)를 사용하여 종래의 백라이트의 인버터에 비해 50%의 출력부하를 갖기 때문에 대형 액정표시장치의 요구에 따라 정격 용량이 낮은 인버터를 사용할 수 있다.
따라서, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 백라이트는 복수개의 형광램프(117)를 구동하기 위해 액정패널 후방 양측에 위상이 서로 반전된 교류 전압을 출력하는 제 1 및 제 2 인버터(102a,102b)를 이용하여 출력 부하를 균등하게 분배시킬 수 있기 때문에 국부적인 발열을 방지하여 액정표시장치의 열적 안정성을 높일 수 있다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명의 백라이트는 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명의 백라이트는 액정패널 후방 양측에 인버터를 균등하게 분배하여 형광램프의 고압측을 균일하게 분포시키거나, 위상이 서로 반전된 교류 전압을 출력하는 제 1 및 제 2 인버터를 상기 액정 패널 후방 양측에 위치시켜 출력 부하를 균등하게 분배시킬 수 있기 때문에 국부적인 발열을 방지하여 액정표시장치의 열적 안정성을 높일 수 있다.
도 1은 일반적인 액정표시장치의 개략적인 사시도이다.
도 2는 일반적인 직하형 백라이트의 사시도이고, 도 3은 형광램프를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 종래 기술에 따른 백라이트의 인버터 회로를 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 5는 종래 기술에 따른 백 라이트의 후면을 도시한 평면도이다.
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 백 라이트의 후면을 도시한 평면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 백 라이트의 인버터를 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 백라이트의 개략적인 회로도이다.
도 9a 내지 도 9b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 백라이트의 형광램프에 인가되는 전압의 파형을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 백 라이트의 후면을 도시한 평면도이다.
도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 백라이트의 개략적인 회로도이다.
도 12는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 백라이트의 형광램프에 인가되는 전압의 파형을 도시한 도면이다.
*도면의 주요부분에 대한 설명*
101 : PCB 기판 102 : 인버터
102a : 제 1 인버터 102b : 제 2 인버터
103 : 연결부 104 : 외곽 케이스
106 : 역위상 연결 라인 109a,109b : 피드백 커넥터
110 : 전원 인입선 115 : 직류/교류 변환부
117 : 형광램프
T1,T2,T3 : 제 1, 제 2, 제 3 트랜스
Q1,Q2,Q3,Q4 : 스위칭 소자

Claims (13)

  1. 액정패널에 백색 투과광을 공급하기 위한 복수개의 형광램프와,
    상기 형광램프를 구동하기 위한 교류 전압을 발생시키고 상기 형광램프의 일측 전극에 고전압을 공급하기 위한 복수개의 인버터와,
    상기 인버터로부터 이격된 상기 형광램프의 타측 전극에 피드백되는 저전압을 공급하기 위한 연결부와,
    상기 형광램프의 두 전극에 대응하는 상기 액정패널의 후방 양측에 균등하게 설계된 상기 인버터를 구비한 복수개의 PCB 기판을 포함함을 특징으로 하는 백라이트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 인버터들은 스위칭 소자 및 트랜스를 구비함을 특징으로 하는 백라이트.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 연결부는 형광램프 수에 해당하는 절연된 피드백 라인 및 피드백 커넥터에 의해 상기 양측 PCB 기판을 전기적으로 연결함을 특징으로 하는 백라이트.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 인버터들은 상기 액정패널 후방 양측 복수개의 상기 PCB 상에 교번하여 형성됨을 특징으로 하는 백라이트.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 인버터들은 각각 한쌍이 상기 액정패널 후방 양측 복수개의 PCB 상에 교번하여 형성됨을 특징으로 하는 백라이트.
  6. 액정패널의 배면에서 균일한 광을 조사하는 백라이트에 있어서,
    서로 일정한 간격을 갖고 배열되는 복수개의 형광램프와,
    상기 인접하는 복수개의 형광램프를 한 블록으로 하여 홀수번째 형광램프의 일측 전극 및 타측 전극에 서로 반대되는 전압을 인가하는 제 1 인버터와,
    상기 인접하는 복수개의 형광램프를 한 블록으로 하여 짝수번째 형광램프의 일측 전극 및 타측 전극에 서로 반대되는 전압을 인가하는 제 2 인버터와,
    상기 제 1, 제 2 인버터를 통해 상기 각 형광램프의 일측 전극 및 타측 전극에 고전압과 저전압이 번갈아 공급되도록 상기 제 1, 제 2 인버터를 전기적으로 연결하는 역위상 동기라인을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 백라이트.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2 인버터는 상기 액정패널의 양측 배면에 설치됨을 특징으로 하는 백라이트.
  8. 액정패널의 배면에서 균일한 광을 조사하는 백라이트에 있어서,
    액정패널에 백색 투과광을 공급하기 위한 복수개의 형광램프와,
    상기 형광램프들 각각의 일측 전극에 교류 전압을 공급하기 위한 제 1 인버터와,
    상기 제 1 인버터의 타측에 형성되어 상기 제 1 인버터의 출력 교류 전압의 위상이 반대인 교류 전압을 출력하기 위한 제 2 인버터와,
    상기 제 1 및 제 2 인버터를 전기적으로 연결하고 상기 제 1 및 제 2 인버터의 출력 교류 전압의 위상을 서로 반전시키기 위한 역위상 동기 라인을 포함함을 특징으로 하는 백라이트.
  9. 제 8 항에 있어서
    상기 제 1 및 제 2 인버터는 복수개의 스위칭 소자 및 트랜스를 구비하여 상기 액정 패널의 후방 양측에 형성된 각각의 PCB(Printed Circuit Board) 기판 상에 설계됨을 특징으로 하는 백라이트.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 역위상 동기 라인은 상기 제 1 및 제 2 인버터가 형성된 복수개의 PCB 기판들 상의 커넥터에 의해 체결됨을 특징으로 하는 백라이트.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 인버터는 상기 복수개의 상기 PCB에 균등하게 형성됨을 특징으로 하는 백라이트.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 역위상 동기 라인은 상기 제 1 인버터의 트랜스로부터 상기 제 2 인버터의 트랜스 입력단 및 출력단에 이어지는 복수개의 연결선과, 상기 제 1 인버터의 스위칭 소자 출력단으로부터 상기 제 2 인버터의 입력단으로 이어지는 연결선을 포함함을 특징으로 하는 백라이트.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 인버터에서 출력되는 각각의 상기 교류 전압은 각각 위상이 서로 반대이고, 동일한 크기의 전압값을 갖는 것을 특징으로 하는 백라이트.
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