KR100725496B1 - 백라이트 장치 및 디스플레이 장치 - Google Patents

백라이트 장치 및 디스플레이 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 백라이트 장치는, 병렬로 연결되어 있는 복수의 LED소자와; 각 LED소자와 직렬 연결되며, 복수의 LED소자 중 어느 하나에 흐르는 전류로부터 분기되어 복수의 LED소자 각각에 동일하게 분배된 분배 전류에 대응하는 크기의 전류가 각 LED소자에 흐르도록 하는 복수의 전류제어소자를 포함한다. 이에 의하여, 백라이트의 밝기를 균일하게 하여 LCD의 컬러 블러링 현상을 방지할 수 있다.

Description

백라이트 장치 및 디스플레이 장치{BACK LIGHT DEVICE AND DISPLAY DEVICE}
도 1은 종래의 백라이트 장치의 회로구성을 도시한 회로도이며,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 백라이트 장치의 회로구성을 도시한 회로도이며,
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 디스플레이 장치의 회로구성을 도시한 회로도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
200 : 백라이트 장치 210 : LED부
221 ~ 224 : 전류제어부 230 : 제1저항
240 : 제2저항 250 : GAIN부
260 : 비교부 270 : 스위칭부
본 발명은 백라이트 장치 및 이를 이용한 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 백라이트의 밝기를 균일하게 하여 LCD의 컬러 블러링(color blurring) 현상을 방지하는 백라이트 장치 및 디스플레이 장치에 관한 것이다.
LCD 등의 디스플레이 소자는 비발광소자이기 때문에, 빛을 방출해주는 백라이트가 필요하다. 이러한 백라이트로 예전에는 CCFL(cold cathode fluorescent lamp)가 사용되었으나 현재는 무게, 두께, 소비전력, 색상 범위(color gamut), 스위칭 시간, 수명 시간 등 여러 면에서 장점을 가지는 LED(light emitting diode)가 사용되고 있다.
LED는 세 가지 색상인 적색(red), 녹색(green) 및 청색(blue) 각각에 대하여 복수개가 직렬 연결되어 어레이(Array)를 이루고, 표시패널의 백라이트(back light)로서 이용된다. 이러한 백라이트의 밝기를 제어함으로써 표시패널에 표시되는 영상의 밝기를 조절할 수 있다.
종래의 백라이트 장치는, 도 1에 도시된 바와 같은 회로로 구성될 수 있다. 도 1의 백라이트 장치(100)는 LED부(110), GAIN부(120), 비교부(130) 및 스위칭부(140)를 포함한다.
LED부(110)는 복수의 LED 소자가 직렬 연결된 4개의 LED 어레이를 포함하며, LED 어레이는 병렬 연결된다. 소스 전원(Vin)이 공급되면 각 LED 어레이 및 그와 직렬 연결된 저항에 전류가 흐르게 된다. GAIN부(120)는 LED부(110)의 4개의 LED 어레이 중 어느 하나에 직렬 연결된 저항에 흐르는 전류로부터 분기된 전류값에 게인(gain)을 더한다.
비교부(130)는 GAIN부(120)에서 출력하는 전류값과, 레퍼런스(reference) 단자를 통하여 입력되는 사용자가 원하는 밝기에 대응하는 전류값을 비교한다. 스위칭부(140)는 비교부(130)의 비교 결과에 따라 도통 또는 단락되고, LED부(110)에 흐르는 전류가 제어된다.
그런데, 이러한 종래의 기술에 의하면, 여러 개의 LED소자가 직렬 연결된 복수의 LED 어레이는 LED소자의 배치 또는 PCB 패턴의 길이 등에 따라 각 LED 어레이마다 전류가 불균형하게 흐르게 될 수 있다.
LED의 밝기는 전류의 크기에 비례하게 되는데, 이러한 전류 불균형 현상으로 인하여 LED 백라이트를 광원으로 하는 LCD 패널에 컬러 블러링 현상이 발생하게 된다는 문제점이 있었다.
또한, LED의 순방향 전압 VF는 온도에 거의 비례하므로, 온도가 올라가면 VF도 커지고, LED에 과도한 전류가 흐르게 되므로 LED로 유입되는 전류를 제한해주는 수단 또한 필요하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 백라이트의 밝기를 균일하게 하여 LCD의 컬러 블러링 현상을 방지하는 백라이트 장치 및 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 백라이트 장치에 있어서, 병렬로 연결되어 있는 복수의 LED소자와, 상기 각 LED소자와 직렬 연결되며, 상기 복수의 LED소자 중 어느 하나에 흐르는 전류로부터 분기되어 상기 복수의 LED소자 각각에 동일하게 분배된 분배 전류에 대응하는 크기의 전류가 상기 각 LED소자에 흐르도록 하는 복수의 전류제어소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치를 제공한다.
여기서, 상기 백라이트 장치는, 상기 복수의 LED소자에 흐르는 전류가 소정 기준값을 초과하지 않도록 제한하는 최대전류제한소자를 더 포함하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 최대전류제한소자는 트랜지스터를 포함하며, 상기 트랜지스터는 상기 분배전류가 분배되는 분배지점과 연결되는 콜렉터단과, 상기 어느 하나의 전류제어소자로부터 출력되는 전류에서 분기된 전류를 입력받는 베이스단과, 접지되는 이미터단을 포함하고, 상기 베이스단에 입력되는 전류의 크기에 따라 상기 콜렉터단에 입력되는 전류가 도통 또는 단락될 수 있다.
또한, 상기 복수의 전류제어소자 중 어느 하나의 일단에 연결된 저항과, 상기 저항에 흐르는 전류의 크기에 기초하여 상기 복수의 LED소자로 공급되는 총 전류가 증가 또는 감소되도록 제어하는 전류공급제어부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 상기 목적은, 디스플레이 패널과, 상기 디스플레이 패널에 소정 영상이 표시되도록 제어하는 패널구동부를 구비하는 디스플레이 장치에 있어서, 병렬로 연결되어 있는 복수의 LED소자와, 상기 각 LED소자와 직렬 연결되며, 상기 복수의 LED소자 중 어느 하나에 흐르는 전류로부터 분기되어 상기 복수의 LED소자 각각에 동일하게 분배된 분배 전류에 대응하는 크기의 전류가 상기 각 LED소자에 흐르도록 하는 복수의 전류제어소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치에 의해서도 달성된다.
여기서, 상기 디스플레이 장치는, 상기 복수의 LED소자에 흐르는 전류가 소정 기준값을 초과하지 않도록 제한하는 최대전류제한소자를 더 포함하는 것이 바람 직하다.
그리고, 상기 최대전류제한소자는 트랜지스터를 포함하며, 상기 트랜지스터는 상기 분배전류가 분배되는 분배지점과 연결되는 콜렉터단과, 상기 어느 하나의 전류제어소자로부터 출력되는 전류에서 분기된 전류를 입력받는 베이스단과, 접지되는 이미터단을 포함하고, 상기 베이스단에 입력되는 전류의 크기에 따라 상기 콜렉터단에 입력되는 전류가 도통 또는 단락될 수 있다.
또한, 상기 복수의 전류제어소자 중 어느 하나의 일단에 연결된 저항과, 상기 저항에 흐르는 전류의 크기에 기초하여 상기 복수의 LED소자로 공급되는 총 전류가 증가 또는 감소되도록 제어하는 전류공급제어부를 더 포함할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 백라이트 장치(200)의 회로구성을 도시한 회로도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 백라이트 장치(200)는 LED부(200), 전류제어부(221 내지 224), 최대전류제한부(230), 제1저항(240), 제2저항(250), GAIN부(260), 비교부(270) 및 스위칭부(280)를 포함한다.
LED부(200)는 복수의 LED 소자가 직렬 연결된 4개의 LED 어레이(211 내지 214)를 포함한다. 4개의 LED 어레이(211 내지 214)는 병렬 연결되어 있다. 소스 전원(Vin)이 공급되면 각 LED 어레이(211 내지 214)에 전류가 흐르게 되어, LED 소자는 빛을 방출한다.
전류제어부(221 내지 224)는 LED부(200)의 각 LED 어레이(211 내지 214)에 동일한 크기의 전류가 흐르도록 한다. 전류제어부(221 내지 224)는 LED부(200)의 각 LED 어레이(211 내지 214)에 직렬 연결되는 4개의 NPN형 트랜지스터를 포함한다.
소스전원(Vin)으로부터 전원이 공급되면, LED부(200)의 각 LED 어레이(211 내지 214)에는 전류가 흐르게 된다. LED 어레이(211)에 흐르는 전류 iD1 으로부터 분기된 전류 iR1가 동일한 크기의 전류 iB1, iB2, iB3, iB4로 분배되어 전류제어부(221 내지 224)의 각 베이스단으로 흘러들어간다. 베이스단과 이미터단 간의 전압 Vbe가 문턱전압을 넘어서면, 전류제어부(221 내지 224)의 각 베이스단과 콜렉터단에는 순방향 전압이 인가되고, 이에 따라, 각 콜렉터단과 이미터단간에 전류가 흐르게 된다.
이 때, 전류제어부(221 내지 224)의 각 트랜지스터 소자는 동일한 특성을 가지고, 콜렉터단과 이미터단간에는 흐르는 전류값은 베이스단에 걸리는 전류의 크기에 대응하므로, 전류제어부(221 내지 224)의 각 콜렉터단과 이미터단 간에는 동일한 크기의 전류가 흐르고, 따라서 LED부(200)의 각 LED 어레이(211 내지 214)에는 동일한 크기의 전류가 흐르게 된다.
최대전류제한부(230)는 LED부(200)에 흐르는 전류가 소정 기준값을 초과하지 않도록 제한한다. 최대전류제한부(230)는 NPN형 트랜지스터를 포함한다. 여기서, 콜렉터단은 LED부(200)의 LED 어레이(211)에 흐르는 전류( iD1)로부터 분기된 전류(iR1)가 분배되는 분배지점에 연결되고, 베이스단은 전류제어부(221)로부터 출력되는 전류(iE1)로부터 분기된 전류(iB5)를 입력받으며, 이미터단은 접지된다.
LED부(200)에 과도한 전류가 흐르게 되어, 베이스단으로 흐르는 전류(iB5)가 기준치 이상이 되면, 최대전류제한부(230)는 턴온되어 콜렉터단과 이미터단 간에 전류가 흐르게 된다. 따라서, 최대전류제한부(230)의 이미터단을 통하여 접지 부분으로 전류가 흐르게 되어, LED부(200)의 과전류를 제어할 수 있다. 본 실시예의 최대전류제한부(230)는 생략 가능하다.
제1저항(240)는 LED부(211)를 흐르는 전류(iD1)을 분배하고, 제2저항(250)는 LED부(200)에 흐르는 전류를 피드백하기 위한 센싱용 저항이다. GAIN부(260)는 LED부(200)의 LED 어레이(211)에 직렬 연결된 제2저항(250)에 흐르는 전류로부터 분기된 전류값에 게인(gain)을 더한다.
비교부(270)는 GAIN부(260)에서 출력되는 전류값과, 레퍼런스(reference) 단자를 통하여 입력되는 사용자가 원하는 밝기에 대응하는 전류값을 비교한다. 스위칭부(280)는 비교부(270)의 비교 결과에 따라 턴온 또는 턴오프되고, 이에 따라 LED부(200)에 흐르는 총 전류 iIN이 제어된다.
이를 통해, 백라이트의 밝기를 균일하게 하여 LCD의 컬러 블러링(color blurring) 현상을 방지하고, 온도 상승에 따른 회로손상을 할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 디스플레이 장치(300)의 회로구성을 도시한 회로도이다. 도 3을 참조하여 본 발명의 제2실시예를 상세히 설명한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 디스플레이 장치(300)는 디스플레이 패널(310), 패널 구동부(320), LED부(330) 및 백라이트 구동부(340)를 포함한다.
디스플레이 패널(310)은 영상신호를 입력받아 이에 기초하여 화면에 영상을 표시한다. 디스플레이 패널(310)은 LCD(Liquid Crystal Display)등의 디스플레이 소자를 포함한다. 패널구동부(320)는 신호처리부(미도시)로부터 입력되는 영상신호를 처리하여 디스플레이 패널(310)에 영상이 표시되게 한다. 디스플레이 패널(310)은 신호처리부(미도시)로부터 입력되는 영상신호를 데이터신호 및 게이트신호로 변환하는 회로기판을 포함한다.
본 실시예의 LED부(330)는 본 발명의 제1실시예의 LED부(210)과 유사한 구성을 가지며, 본 실시예의 백라이트 구동부(340)는 본 발명의 제1실시예의 전류제어부(221 내지 224), 최대전류제한부(230), 제1저항(240), 제2저항(250), GAIN부(260), 비교부(270) 및 스위칭부(280)와 유사한 구성을 가진다.
비록 본 발명의 몇몇 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 백라이트의 밝기를 균일하게 하여 LCD의 컬러 블러링(color blurring) 현상을 방지할 수 있으며, 온도 상승에 따른 회로손상을 막을 수 있다.

Claims (8)

  1. 백라이트 장치에 있어서,
    병렬로 연결되어 있는 복수의 LED소자와;
    상기 각 LED소자와 직렬 연결되며, 상기 복수의 LED소자 중 어느 하나에 흐르는 전류로부터 분기되어 상기 복수의 LED소자 각각에 동일하게 분배된 분배 전류에 대응하는 크기의 전류가 상기 각 LED소자에 흐르도록 하는 복수의 전류제어소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 백라이트 장치는,
    상기 복수의 LED소자에 흐르는 전류가 소정 기준값을 초과하지 않도록 제한하는 최대전류제한소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 최대전류제한소자는 트랜지스터를 포함하며,
    상기 트랜지스터는 상기 분배전류가 분배되는 분배지점과 연결되는 콜렉터단과, 상기 어느 하나의 전류제어소자로부터 출력되는 전류에서 분기된 전류를 입력받는 베이스단과, 접지되는 이미터단을 포함하고, 상기 베이스단에 입력되는 전류의 크기에 따라 상기 콜렉터단에 입력되는 전류가 온 또는 오프되는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 복수의 전류제어소자 중 어느 하나의 일단에 연결된 저항과;
    상기 저항에 흐르는 전류의 크기에 기초하여 상기 복수의 LED소자로 공급되는 총 전류가 증가 또는 감소되도록 제어하는 전류공급제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  5. 디스플레이 패널과, 상기 디스플레이 패널에 소정 영상이 표시되도록 제어하는 패널구동부를 구비하는 디스플레이 장치에 있어서,
    병렬로 연결되어 있는 복수의 LED소자와;
    상기 각 LED소자와 직렬 연결되며, 상기 복수의 LED소자 중 어느 하나에 흐르는 전류로부터 분기되어 상기 복수의 LED소자 각각에 동일하게 분배된 분배 전류에 대응하는 크기의 전류가 상기 각 LED소자에 흐르도록 하는 복수의 전류제어소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 디스플레이 장치는,
    상기 복수의 LED소자에 흐르는 전류가 소정 기준값을 초과하지 않도록 제한하는 최대전류제한소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 최대전류제한소자는 트랜지스터를 포함하며,
    상기 트랜지스터는 상기 분배전류가 분배되는 분배지점과 연결되는 콜렉터단과, 상기 어느 하나의 전류제어소자로부터 출력되는 전류에서 분기된 전류를 입력받는 베이스단과, 접지되는 이미터단을 포함하고, 상기 베이스단에 입력되는 전류의 크기에 따라 상기 콜렉터단에 입력되는 전류가 온 또는 오프되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  8. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 복수의 전류제어소자 중 어느 하나의 일단에 연결된 저항과;
    상기 저항에 흐르는 전류의 크기에 기초하여 상기 복수의 LED소자로 공급되는 총 전류가 증가 또는 감소되도록 제어하는 전류공급제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
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