KR100818455B1 - 액정표시장치용 ｌｅｄ 백라이트 유닛 - Google Patents

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박명보
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명은 LED가 개방되거나 단락되는 경우에도 액정표시장치의 균일도를 유지할 수 있는 액정표시장치용 LED 백라이트 유닛에 관한 것이다.
본 발명의 실시형태는, 적어도 하나의 LED를 각각 포함하는 복수의 제1 LED 배열이 서로 병렬연결된 복수의 제2 LED 배열을 포함하고, 상기 제2 LED 배열은 서로 직렬연결된 제3 LED 배열을 이루는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 LED 백라이트 유닛을 제공한다.
본 발명의 실시형태에 따르면, LED가 개방이 되는 경우에 LED 전체가 오프가 되는 것을 방지하여 액정표시화면의 밝기의 균일도를 유지하게 하는 효과가 있다.
LED, LCD, 백라이트, 액정표시장치, 개방(open)

Description

액정표시장치용 ＬＥＤ 백라이트 유닛{LED BACKLIGHT UNIT OF LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
도 1a는 종래의 액정표시장치용 LED 백라이트 유닛의 회로도.
도 1b는 도 1a의 회로도에서 LED가 개방된 경우의 회로도.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시형태에 따른 액정표시장치용 LED 백라이트 유닛의 회로도.
도 3a 내지 도 3b 본 발명의 다른 실시형태에 따른 액정표시장치용 백라이트 유닛의 회로도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 액정표시장치용 백라이트 유닛의 회로도.
도 5는 도 4의 LED들이 배치되는 실시형태를 도시한 LED 배치도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
110, 210, 310, 320: 제3 LED 배열
111, 112, 113, 221, 222, 223, 311, 312, 313, 321, 322, 323: 제2 LED 배열
111a-111c, 112a-112c, 113a-113c, 211a-211c, 212a-212c, 213a-213c, 311a-311c, 312a-312c, 313a-313c, 321a-321c, 322a-322c, 323a-323c: 제1 LED 배열
120, 220, 330: LED 구동부
본 발명은 액정표시장치용 LED 백라이트 유닛에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 LED가 개방되거나 단락되는 경우에도 액정표시장치의 균일도를 유지할 수 있는 액정표시장치용 LED 백라이트 유닛에 관한 것이다.
기존의 액정표시장치(LIQUID CRYSTAL DISPLAY: LCD)의 백라이트 광원으로 사용된 냉음극형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp: CCFL, 이하 CCFL이라 함)는 수은 가스를 사용하므로 환경 오염을 유발할 수 있고, 응답속도가 느리며, 색재현성이 낮을 뿐만 아니라 액정표시장치의 경박단소화에 적절하지 못한 단점을 가졌다. 이에 비해 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED, 이하 LED라 함)는 친환경적이며, 응답속도가 수 나노 초로 고속 응답이 가능하여 비디오 신호 스트림에 효과적이고, 임펄시브(impulsive) 구동이 가능하다. 또한, 색재현성이 100% 이상이고 적색, 녹색, 청색 LED의 광량을 조정하여, 휘도, 색온도 등을 임의로 변경할 수 있다. 뿐만 아니라, LED 광원은 액정표시장치의 경박단소화에 적합하다. 이러한 장점들로 인하여, LED는 최근 액정표시장치의 백라이트용 광원으로 적극적으로 채용되고 있는 실정이다.
일반적으로 LED를 채용한 백라이트 유닛은, 광원의 위치에 따라 에지형 백라이트 유닛과 직하형 백라이트 유닛으로 구분할 수 있다. 에지형 백라이트 유닛은 가로 길이가 긴 바 형태의 광원이 도광판 측면에 위치하여 도광판을 통해 LCD 패널의 전면으로 빛을 조사하는 방식을 채택한 것이다. 직하형 백라이트 유닛은 LCD 패널의 하부에 위치하며 LCD 패널과 거의 동일한 면적을 갖는 면광원으로부터 직접 LCD 패널의 전면으로 빛을 조사하는 방식을 채택한 것이다.
도 1a은 종래의 LED를 채용한 백라이트 유닛의 회로도이며, 도 1b는 도 1a의 회로도에서 한 LED가 개방된 경우의 회로도이다.
도 1a을 참조하면, 직렬로 연결된 복수의 LED가 각각 배열된 제1 LED 어레이(12)와 제2 LED 어레이(13)가 병렬로 연결되어 있으며, 상기 제1 LED 어레이(12)와 제2 LED 어레이(13)는 LED 구동부(11)에 의하여 동시에 구동된다. 상기 제1 LED 어레이(12)는 복수의 LED(12a-12e)가 직렬로 연결되어 있고, 상기 제2 LED 어레이(13)도 복수의 LED(13a-13e)가 직렬로 연결되어 있다.
상기 제1,2 LED 어레이(12, 13)는 동일한 종류의 LED가 동일한 수만큼 연결되어 있으며, 따라서, 상기 제1,2 LED 어레이(12, 13)에 포함된 복수의 LED(12a-12e, 13a-13e) 각각은 대략 동일한 밝기로 발광하게 되며, 상기 복수의 LED(12a-12e, 13a-13e)가 LCD의 후면(직하형의 경우) 또는 LCD의 측면(엣지형의 경우)에 균일하게 분포하게 되면, LCD의 밝기도 균일하게 된다.
그런데, 도 1b에 도시된 바와 같이, 제1 LED 어레이(12)에서 한 LED(12c)가 수명이 다하거나 외부충격에 의해 개방되는 경우, 상기 LED(12c)에 직렬접속된 제1 LED 어레이(12)의 다른 LED(12a, 12b, 12d, 12e)에 전류가 흐르지 않아 제1 LED 어레이(12)에 포함된 모든 LED가 오프가 된다.
이에 따라, 오프된 LED들에 의해 LCD 화면의 균일도에 심각한 영향을 미쳐, LCD 화면의 화질을 떨어뜨리는 요인이 된다.
또한, 정상 동작시 상기 제1 LED 어레이(12)에 흘러야 할 전류가 모두 제2 LED 어레이(13)에 흐르므로, 상기 제2 LED 어레이(13)를 이루는 복수의 LED들(13a-13e)는 정상 동작시보다 더 많은 전류가 흘러 밝기 또한 증가하게 된다. 따라서, 상기 제2 LED 어레이(13)의 밝기 증가로 인하여 LCD 화면의 균일도가 더욱 저하되며, 상기 제2 LED 어레이(13)에 포함된 복수의 LED(13a-13e)에도 정상동작시보다 더 많은 전류가 흐르게 되어 LED 수명이 단축된다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제를 해결하기 위한 것으로서, LED가 개방되거나 단락되는 경우에도 액정표시장치의 균일도를 유지할 수 있는 액정표시장치용 LED 백라이트 유닛을 제공하는 데 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위해서, 본 발명의 실시형태는, 적어도 하나 의 LED를 각각 포함하는 복수의 제1 LED 배열이 서로 병렬연결된 복수의 제2 LED 배열을 포함하고, 상기 복수의 제2 LED 배열이 서로 직렬연결되어 제3 LED 배열을 이루는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 LED 백라이트 유닛을 제공한다.
본 발명의 실시형태에 따른 액정표시장치용 LED 백라이트 유닛에서, 상기 복수의 제1 배열 각각은, 복수의 LED가 직렬로 연결된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시형태에 따른 액정표시장치용 LED 백라이트 유닛은, 상기 제3 LED 배열을 복수개 포함하며, 상기 복수의 제3 LED 배열은 서로 병렬연결된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시형태에 따른 액정표시장치용 LED 백라이트 유닛은, 상기 복수의 제3 LED 배열에 포함된 LED들은 행 또는 열을 이루며 배치되고, 상기 복수의 제3 LED 배열 중 서로 다른 제3 LED 배열에 속하는 LED들이 상기 행 방향 또는 상기 열 방향으로 서로 교대로 배치되는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시형태를 더욱 상세하게 설명한다.
도 2a는 본 발명의 실시형태에 따른 액정표시장치용 백라이트 유닛의 회로도 이다.
도 2a를 참조하면, 본 발명의 실시형태에 따른 액정표시장치용 백라이트 유닛은, 적어도 하나의 LED를 각각 포함하는 복수의 제1 LED 배열(111a-111c, 112a-112c, 113a-113c)이 서로 병렬연결된 복수의 제2 LED 배열(111, 112, 113)을 포함하고, 상기 제2 LED 배열(111, 112, 113)은 서로 직렬연결되어 제3 LED 배열(110)을 이룬다. 상기 제3 LED 배열은 LED 구동부(120)로부터 구동전원을 공급받는다.
도 3a 본 발명의 다른 실시형태에 따른 액정표시장치용 백라이트 유닛의 회로도이다.
도 3a를 참조하면, 본 발명의 실시형태에 따른 액정표시장치용 백라이트 유닛은 도 2a에 도시된 백라이트 유닛과 유사하나, 제1 LED 배열(211a 및 211b, 211c 및 211d, 211e 및 211f, 212a 및 212b, 212c 및 212d, 212e 및 212f, 213a 및 213b, 213c 및 213d, 213e 및 213f)은 복수의 LED가 직렬로 연결되며, LED 구동부(220)로부터 구동전원을 공급받는다.
도 4는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 액정표시장치용 백라이트 유닛의 회로도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시형태에 따른 액정표시장치용 백라이트 유닛은, 병렬로 연결된 복수의 제1 LED 배열(311a-311c, 312a-312c, 313a-313c)로 이루어진 복수의 제2 LED 배열(311, 312, 313)을 갖고, 상기 복수의 제2 LED 배열(311, 312, 313)이 서로 직렬로 연결된 제3 LED 배열(310)과, 병렬로 연결된 제1 LED 배열(321a-321c, 322a-322c, 323a-323c)로 이루어진 복수의 제2 LED 배열(321, 322, 323)을 갖고, 상기 복수의 제2 LED 배열(321, 322, 323)이 서로 직렬로 연결된 제3 LED 배열(320)이 포함된다. 상기 제3 LED 배열들(310, 320)는 병렬로 연결되어 LED 구동부(320)로부터 구동전원을 공급받는다.
도 5는 도 4의 LED들이 배치되는 실시형태를 도시한 LED 배치 개념도이다.
도 5를 참조하면, LED(311a-311c, 312a-312c, 313a-313c, 321a-321c, 322a-322c, 323a-323c)이 매트릭스 배열을 가지고 기판(340)상에 배치되며, 상기 제3 LED 배열(310)에 포함된 LED들(311a-311c, 312a-312c, 313a-313c)과 상기 제3 LED 배열(320)에 포함된 LED들(321a-321c, 322a-322c, 323a-323c)은 서로 다른 제3 LED 배열에 속하는 LED들이 상기 매트릭스 배열의 열방향으로 서로 교대로 배치된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태에 따른 액정표시장치용 LED 백라이트 유닛의 작용 및 효과에 대하여 설명한다.
먼저, 도 2a를 참조하면, 본 발명의 실시형태에 따른 액정표시장치용 LED 백라이트 유닛의 제2 LED 배열(111, 112, 113)은 하나의 LED로 이루어진 제1 LED 배열(111a-111c, 112a-112c, 113a-113c)들이 복수 개 병렬로 연결된 구조를 갖는다. 즉, 제2 LED 배열(111)은 복수의 제1 LED 배열(111a, 111b, 111c)이 병렬로 연결되 어 있으며, 제2 LED 배열(112)은 복수의 제1 LED 배열(112a, 112b, 112c)이 병렬로 연결되어 있고, 제2 LED 배열(113)은 복수의 제1 LED 배열(113a, 113b, 113c)이 병렬로 연결되어 있다. 이와 같이 구성된 제2 LED 배열들(111, 112, 113)은 서로 직렬로 연결되어 제3 배열(110)을 이룬다.
상기 제1 LED 배열(111a-111c, 112a-112c, 113a-113c)은 동일한 연결구조를 갖고 동일한 종류와 동일한 개수의 LED를 사용하는 것이 바람직하며, 상기 제2 LED 배열(111, 112,113)도 동일한 개수의 제1 LED 배열(111a-111c, 112a-112c, 113a-113c)을 병렬연결하는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 LED들은 동일한 전압과 전류가 인가되어 동일한 밝기를 갖고 발광하여, 액정표시화면에 균일한 밝기의 광원을 제공하게 된다.
도 2a에는 상기 제1 LED 배열이 1개의 LED로 구성된다. 그러나, 이는 예시적인 것이며, 복수의 LED가 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다.
이러한 LED 연결구조를 갖는 LED 백라이트 유닛에서, 어느 한 LED의 수명이 다하거나 외부 충격에 의하여 파손되어 개방이 될 때의 동작을 도 2b를 참조하여 설명한다.
도 2b에서, 제1 LED 배열(112a)이 개방이 되는 경우, 상기 개방된 제1 LED 배열(112a)에 흘러야할 전류는 상기 제1 LED 배열(112a)과 병렬접속된 제1 LED 배열(112b, 112c)에 골고루 분배되어 상기 제1 LED 배열(112a)이 개방이 되더라도 제3 LED 배열(110)에 전류가 흐르게 되어, 제3 LED 배열(110) 전체가 오프되는 것이 방지되며, 이에 따라, 액정표시장치는 균일한 밝기를 유지할 수 있다.
각 제2 LED 배열(111, 112, 113)에서 병렬 연결되는 제1 LED 배열의 개수와, 서로 직렬연결되는 제2 LED 배열(111, 112, 113)의 개수는 액정표시화면의 넓이, 단일 LED의 광량, 액정표시화면의 밝기 등을 고려하여 적절히 설계된다.
한편, 도 3a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시형태에서 제2 LED 배열(211, 212, 213)은 각각 2개의 LED가 직렬로 연결된 복수의 제1 LED 배열들이 병렬연결되며, 제2 LED 배열(211, 212, 213)은 서로 직렬로 연결된다.
도 3a의 백라이트 유닛에서 LED가 개방되거나 단락되는 경우의 동작을 도 3b를 참조하여 설명한다.
백라이트 유닛에서 어느 한 LED(211a)가 개방되는 경우, 상기 LED(211a)와 직렬 연결된 LED(211b)는 오프되지만, 나머지 LED들은 모두 온 상태를 유지하게 되어 LED 전체가 오프가 되는 것을 방지해준다.
한편, LED가 외부 충격 등으로 인하여 단락이 발생할 수 있다. 도 2a의 경우에 LED가 단락이 발생하는 경우에는 단락된 LED와 병렬로 연결된 LED들에는 전류가 흐르지 않아 LED가 오프되는 현상이 발생하여 액정표시장치의 밝기의 균일도가 떨어진다.
그런데, 도 3b의 경우 어느 한 LED(212a)가 단락이 되는 경우에 상기 LED(212a)와 직렬로 연결된 LED(212b)에 의하여 제2 LED 배열(212)의 다른 LED들(212c-212f)에도 전류가 계속 흘러 온 상태를 유지한다. 이에 따라, LED가 단락되는 경우에도 다른 LED이 오프되지 않아 액정표시장치의 밝기는 균일하게 유지된다.
따라서, 본 발명의 실시형태에 따른 액정표시장치용 LED 백라이트 유닛은, LED가 개방되는 경우에 더하여 LED가 개방되는 경우에도 전체 LED가 오프되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 실시형태에 따른 액정표시장치용 백라이트 유닛은, 서로 병렬로 연결된 복수의 제3 LED 배열을 구비할 수 있으며, 이에 대하여 도 4를 참조하여 상세히 설명한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시형태에 따른 액정표시장치용 백라이트 유닛은 2개의 제3 LED 배열(310, 320)을 구비한다. 제3 LED 배열(310)은 복수의 제2 LED 배열(311, 312, 313)이 서로 직렬로 연결되며, 제3 LED 배열(320)은 복수의 제2 LED 배열(321, 322, 323)이 서로 직렬로 연결된다.
제3 LED 배열(310, 320)가 서로 병렬로 연결됨으로써, 하나의 구동회로(330)로 복수의 제3 LED 배열(310, 320)을 동시에 구동할 수 있는 이점이 있다.
도 4에는 2개의 제3 LED 배열이 병렬로 연결된 것이 도시되어 있지만, 이는 예시적인 것으로 3개 이상의 제3 LED 배열이 병렬로 연결될 수 있다.
상기 병렬로 연결되는 제3 LED 배열(310, 320)은 동일한 수와 동일한 종류의 LED가 동일한 연결구조를 가지고 연결되는 것이 바람직하며, 이 때 모든 LED들이 정상적으로 동작하는 경우 모든 LED들이 대략 동일한 밝기를 가지고 발광한다.
그런데, 상기 LED 중 어느 한 LED가 개방되거나 단락되는 경우 각 제3 LED 배열(310, 320)의 부하는 동일하지 않게 되며, 각 제3 LED 배열에 포함되는 LED의 광량에 차이가 있을 수 있다. 특히 각 제3 LED 배열이 액정 표시장치의 서로 다른 영역을 조사하게 되는 경우 액정표시화면의 밝기가 균일하지 않을 수 있다.
도 5와 같이, 이러한 현상을 방지하기 위해 상기 LED들을 기판(340)상에 매트릭스 배열로 배치하고, 병렬로 연결된 상기 제3 LED 배열(310, 320) 중 서로 다른 제3 LED 배열에 속하는 LED들이 상기 매트릭스 배열에서 열방향으로 교대로 배치된다. 이 경우, 제3 LED 배열 별로 LED들이 서로 다른 광량을 공급하는 경우에, 서로 다른 광량의 LED들이 열방향으로 교대로 배치됨으로써, 액정표시장치에 균일한 광량이 공급될 수 있는 이점이 있다. 도 5에는 서로 다른 제3 LED 배열에 속하는 LED들이 상기 매트릭스 배열의 열 방향으로 교대로 배치되어 있는 것을 도시하지만, 상기 매트릭스 배열의 행 방향으로 교대로 배치될 수 있으며, 열 방향과 행 방향 모두에 대하여 교대로 배치될 수 있다.
도 5에는 매트릭스 배열을 이루며 배치되는 LED들이 도시되어 있으나, 이는 예시적인 것이며, 상기 LED들은 행 또는 열을 이루며 일정한 패턴으로 배치될 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이며, 이 또한 첨부된 청구범위에 기재된 기술적 사상에 속한다 할 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시형태에 따르면, LED가 개방이 되는 경우에 LED 전체가 오프가 되는 것을 방지하여 액정표시화면의 밝기의 균일도를 유지하게 하는 효과가 있다.
또한, LED가 단락이 되는 경우에도 이와 병렬로 연결된 LED들이 오프되는 것을 방지하여 액정표시화면의 밝기의 균일도를 유지하게 하는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 적어도 하나의 LED를 각각 포함하는 복수의 제1 LED 배열이 서로 병렬연결된 복수의 제2 LED 배열을 포함하고,
    상기 복수의 제2 LED 배열이 서로 직렬연결되어 제3 LED 배열을 이루며,
    상기 제3 LED 배열을 복수개 포함하며, 상기 복수의 제3 LED 배열은 서로 병렬연결되고,
    상기 복수의 제3 LED 배열에 포함된 LED들은 행 또는 열을 이루며 배치되고, 상기 복수의 제3 LED 배열 중 서로 다른 제3 LED 배열에 속하는 LED들이 상기 행 방향 또는 상기 열 방향으로 서로 교대로 배치되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 LED 백라이트 유닛.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 제1 배열 각각은,
    복수의 LED가 직렬로 연결된 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 LED 백라이트 유닛.
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