KR101009669B1 - 액정표시장치용 백라이트 유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발광램프에 불량이 발생할 경우 램프의 관전류량을 센싱해서 램프의 구동 신뢰성 및 구동시 휘도 균일도를 보장하기 위한 액정표시장치용 백라이트 유닛을 제공하기 위한 것으로, 이와 같은 목적을 달성하기 위한 액정표시장치용 백라이트 유닛은 일방향으로 배열된 복수개의 발광램프들과; 상기 발광램프들의 일측단 외부에 감겨있는 솔레노이드와; 상기 발광램프들의 양단에 전압을 제공하기 위한 인버터의 구동을 제어하는 인버터 인에이블 제어부와; 상기 솔레노이드와 상기 인버터 인에이블 제어부 사이에 구성되어 상기 인버터 인에이블 제어부의 구동 여부를 결정하며, 상기 솔레노이드의 전압을 받아서 턴온/턴오프가 제어되는 복수개의 제 1 내지 제 n 스위칭 수단(T11, T12,…,T1n)으로 구성되는 회로부와; 상기 회로부의 출력 신호를 받아서 상기 인버터 인에이블 제어부의 인에이블 여부를 제어하기 위한 스위칭 제어부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

솔레노이드, 발광램프, 백라이트, 인버터

Description

액정표시장치용 백라이트 유닛{BACKLIGHT UNIT OF LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}

도 1은 종래의 액정표시장치용 백라이트 유닛의 사시도

도 2는 종래의 액정표시장치용 백라이트 유닛의 평면도

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치용 백라이트 유닛의 회로 구성도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

30 : 발광램프 31 : 솔레노이드

32 : 인버터 인에이블 제어부 33 : 앤드 게이트 회로부

34 : 스위칭 제어부

본 발명은 백라이트 유닛에 대한 것으로, 특히 발광램프에 불량이 발생할 경우 램프의 관전류량을 센싱해서 램프의 구동 신뢰성 및 구동시 휘도 균일도를 보장하기 위한 액정표시장치용 백라이트 유닛에 관한 것이다.

일반적으로 사용되고 있는 표시장치들 중의 하나인 CRT(Cathode Ray Tube)는 TV를 비롯해서 계측기기, 정보 단말기기 등의 모니터에 주로 이용되고 있으나, CRT의 자체 무게와 크기로 인해 전자 제품의 소형화, 경량화의 요구에 적극적으로 대응할 수 없었다.

따라서 각종 전자제품의 소형, 경량화되는 추세에서 CRT는 무게나 크기 등에 있어서 일정한 한계를 가지고 있으며 이를 대체할 것으로 예상되는 것으로, 전계 광학적인 효과를 이용한 액정표시장치(LCD:Liquid Crystal Display), 가스 방전을 이용한 플라즈마 표시소자(PDP:Plasma Display Panel) 및 전계 발광 효과를 이용한 EL 표시소자(ELD:Electro Luminescence Display)등이 있으며, 그 중에서 액정표시장치(LCD)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

이러한 CRT를 대체하기 위해서 소형, 경량화 및 저소비전력 등의 장점을 갖는 액정표시장치가 활발하게 개발되어 왔고, 최근에는 표시화면의 두께가 수 센치미터(Cm)에 불과한 초박형의 평판(Flat Display) 디스플레이 장치로서의 역할을 충분히 수행할 수 있을 정도로 개발되어 우주선, 항공기, 노트북 컴퓨터, 랩탑형 컴퓨터의 모니터, 데스크탑형 컴퓨터의 모니터, 대형정보 표시장치등에 사용되고 있어 액정표시장치의 수요는 계속적으로 증가되고 있는 실정이다.

이와 같은 액정표시장치의 대부분은 외부에서 들어오는 광의 양을 조절하여 화상을 표시하는 수광성 장치이기 때문에 LCD 패널에 광을 조사하기 위한 별도의 광원 즉, 백 라이트 유닛이 반드시 필요하다.

일반적으로, 액정표시장치의 광원으로 사용되는 백 라이트 유닛은 원통형의 발광 램프를 배치하는 방식에 따라서, 에지 방식과 직하 방식으로 구분된다.

먼저, 에지 방식은 빛을 안내하는 도광판의 측면에 램프 유닛이 설치되는 것으로써, 램프 유닛은 빛을 발산하는 램프, 램프의 양단에 삽입되어 램프를 보호하는 램프 홀더 및 램프의 외주면을 감싸고 일측면이 도광판의 측면에 끼워져 램프에서 발산된 빛을 도광판 쪽으로 반사시켜 주는 램프 반사판을 구비한다.

이와 같이 도광판의 측면에 램프 유닛이 설치되는 에지 방식은 주로 랩탑형 컴퓨터 및 데스크탑형 컴퓨터의 모니터와 같이 비교적 크기가 작은 액정표시장치에 적용되는 것으로, 빛의 균일성이 좋고, 내구 수명이 길며, 액정표시장치의 박형화에 유리하다.

한편, 직하 방식은 액정표시장치의 크기가 20인치 이상으로 대형화되기 시작하면서 중점적으로 개발되기 시작한 것으로, 확산판의 하부면에 복수개의 램프를 일렬로 배열시켜 LCD 패널의 전면으로 빛을 직접 조광하는 것이다.

이러한, 직하 방식은 에지 방식에 비해 광의 이용 효율이 높기 때문에 고휘도를 요구하는 대화면 액정표시장치에 주로 사용된다.

하지만, 직하방식이 채택된 액정표시장치의 경우는 대형 모니터나 텔레비전등으로 사용되어 랩탑형 컴퓨터에 비해 사용하는 시간이 길어지고, 램프의 개수도 많기 때문에 에지 방식의 액정표시장치보다 직하방식의 액정표시장치에서 램프의 고장 및 수명이 다하여 점등이 되지 않는 램프가 나타날 가능성이 더 많아졌다.

또한, 도광판의 폭방향 양측면에 램프 유닛이 설치되는 에지방식의 경우 램프의 수명 및 고장으로 인해 예를 들어, 한 개의 램프가 점등되지 않을 경우 화면상의 휘도만 저하될 뿐 별무리는 없다. 그러나 직하방식에서는 화면 밑면에 램프들 이 복수개 설치되기 때문에 램프의 수명 및 고장으로 인해 예를 들어, 한 개의 램프가 점등되지 않을 경우 램프가 점등되지 않은 부분이 다른 부분보다 현저하게 어두워지므로 램프가 점등되지 않는 부분이 화면상에 곧바로 나타나게 된다.

이로 인해, 직하 방식의 액정표시장치에서는 램프의 교체가 빈번하게 이루어지므로, 직하 방식의 액정표시장치는 램프 유닛을 분해하고 조립하는데 용이한 구조를 가져야 한다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 종래의 백라이트 유닛에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래의 액정표시장치용 백라이트 유닛의 사시도이고, 도 2는 종래의 액정표시장치용 백라이트 유닛의 평면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래 액정표시소자용 백 라이트 유닛은 복수개의 발광 램프(1)들, 상기 발광 램프(1)들을 고정시키고 지지하는 외곽 케이스(3), 상기 발광 램프(1)들과 액정 패널(미도시) 사이에 배치된 광 산란수단(5a,5b,5c)으로 구성된다.

상기 광 산란수단(5a,5b,5c)은 발광 램프의 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.

상기 외곽 케이스(3)의 내면에는 발광램프(1)에서 발생된 광이 액정 패널의 표시부로 집중 조사될 수 있도록 반사판(7)이 배치되어 있으며, 이는 광의 이용효 율을 극대화하기 위함이다.

상기 발광 램프(1)는 냉음극관 램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp :CCFL)로서, 관(Tube) 내부의 양단에 전극이 배치되어 상기 전극에 전원이 인가되면 발광하고, 상기 발광 램프(1)의 양단은 외곽 케이스(3)의 양쪽면에 형성된 홈에 끼워져 있다.

상기 발광 램프의 양쪽 전극에는 램프 구동을 위한 전원을 전달하는 전원 인입선(9,9a)이 연결되고, 상기 전원 인입선(9,9a)은 별도의 커넥터에 연결되어 구동회로와 접속된다. 따라서, 각 발광 램프(1)마다 별도의 커넥터가 필요하다.

즉, 발광 램프의 한쪽 전극에 연결된 전원 인입선(9)과 다른쪽 전극에 연결된 전원 인입선(9a)이 하나의 커넥터에 연결되며, 전원 인입선(9,9a) 중 어느 하나는 외곽 케이스(3)의 하부로 구부러져서 커넥터와 연결된다.

상기 발광 램프(1)를 구동하기 위한 상기 구동회로는 AC 어뎁터 또는 배터리로부터 제공되는 직류 전압을 발광 램프(1)에 적합한 일정 주파수 및 전압레벨을 갖는 교류 전압으로 변환하여 제공하는 DC/AC 인버터이다.

상기 인버터는 도 2에 도시한 바와 같이 고압측 인버터(15a)와 저압측 인버터(15b)로 구성되고, 한 쌍의 발광램프(1)들의 전원인입선(9,9a)이 묶여진 커넥터(11)를 통해 발광램프(1) 양단의 전극과 인버터가 각각 연결됨으로써, 발광 램프(1)에 교류 전류가 흘러 발광램프(1)를 발광시킨다.

액정표시장치의 화면 밝기는 상기 발광램프(1)로 제공되는 교류 전류량을 조절하는 것에 의해 이루어진다.

그러나, 이와 같은 종래의 액정표시장치용 백라이트 유닛은, 대형 모델에 적용할 경우 발광 램프 양단 전극과의 거리가 상당함으로, 관전류 측정에 어려움이 따르며, 불량 램프가 발생하여도 램프의 관전류량을 센싱하기가 어렵다.

이에 따라서 램프의 신뢰성 및 휘도 균일도를 보장받을 수 없다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 발광램프에 불량이 발생할 경우 램프의 관전류량을 센싱해서 램프의 구동 신뢰성 및 구동시 휘도 균일도를 보장하기 위한 액정표시장치용 백라이트 유닛을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정표시장치용 백라이트 유닛은 일방향으로 배열된 복수개의 발광램프들과; 상기 발광램프들의 일측단 외부에 감겨있는 솔레노이드와; 상기 발광램프들의 양단에 전압을 제공하기 위한 인버터의 구동을 제어하는 인버터 인에이블 제어부와; 상기 솔레노이드와 상기 인버터 인에이블 제어부 사이에 구성되어 상기 인버터 인에이블 제어부의 구동 여부를 결정하며, 상기 솔레노이드의 전압을 받아서 턴온/턴오프가 제어되는 복수개의 제 1 내지 제 n 스위칭 수단(T11, T12,…,T1n)으로 구성되는 회로부와; 상기 회로부의 출력 신호를 받아서 상기 인버터 인에이블 제어부의 인에이블 여부를 제어하기 위한 스위칭 제어부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

삭제

상기 솔레노이드와 상기 제 1 내지 제 n 스위칭 수단의 각 사이에 각각 저항(R11, R12, …, R1n)과 다이오드(D11, D12,…,D1n)가 직렬 연결되고, 상기 저항 및 다이오드에 커패시터(C11, C12,…,C1n)가 병렬 연결되는 것을 특징으로 하는 특징으로 한다.

상기 제 1 내지 제 n 스위칭 수단(T11, T12,…,T1n)의 일단에는 기준전압 인가단이 연결됨을 특징으로 한다.

상기 스위칭 제어부는 상기 회로부의 출력 신호에 따라 턴온/턴오프되는 스위칭 수단(T21)으로 구성됨을 특징으로 한다.

상기 회로부와 상기 스위칭 수단(T21)의 사이에는 다이오드(D)와 저항(R) 및 커패시터(C)가 병렬 연결되어 있음을 특징으로 한다.

상기 스위칭 수단(T21)의 일단에는 기준 전압 인가단이 연결되어 있음을 액정표시장치용 특징으로 한다.

상기에서 발광램프는 관 양단 내부에 전극이 구성되고, 각 전극에서 관 외부로 전원 인입선이 돌출된 냉음극관 램프(CCFL)로 구성됨을 특징으로 한다.

상기 회로부는 앤드 게이트 회로부로 구성됨을 특징으로 한다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치용 백라이트 유닛에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치용 백라이트 유닛의 회로 구성도이다.

본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치용 백라이트 유닛은, 도 3에 도시한 바와 같이, 일방향으로 배열된 복수개의 발광램프(30)와, 상기 발광램프(30)의 일측단 외부에 감겨있는 솔레노이드(31)와, 상기 발광램프(30)의 양단에 전압을 제공하기 위한 인버터의 구동을 제어하는 인버터 인에이블 제어부(32)와, 상기 솔레노이드(31)와 인버터 인에이블 제어부(32) 사이에 구성되어 상기 인버터 인에이블 제어부(32)의 구동 여부를 결정하는 앤드 게이트 회로부(33)와, 상기 앤드 게이트 회로부(33)의 출력 신호를 받아서 인버터 인에이블 제어부(32)의 인에이블 여부를 제어하기 위한 스위칭 제어부(34)를 포함하여 구성된다.

상기에서 발광램프(30)는 관 양단 내부에 전극이 형성되고, 각 전극에 연결되어 관 외부로 전원 인입선이 돌출된 냉음극관 램프(CCFL)로 구성된다.

상기 CCFL은 패닝 효과(penning effect)를 이용하기 위해 아르곤, 네온 등을 첨가한 수은 가스를 저압으로 봉입한 형광 방전관을 사용하고 있다. 관의 양단 내부에는 형성된 전극 중 음극은 판상으로 넓게 형성되며, 전압이 인가될 경우 스퍼터링 현상에서와 같이 방전관 내의 하전입자가 판상의 음극과 충돌하여 이차전자를 발생시키고 이는 주변 원소들을 여기시켜 플라즈마를 형성시킨다. 이 원소들은 강한 자외선을 방출하며 이 자외선이 다시 형광체를 여기시켜 형광체가 가시광선을 방출하게 되는 것이다.

상기 솔레노이드(31)는 구리선으로 이루어져 있으며 그 자체로써 저항을 가지고 있으며, 발광램프(30) 양단 내부 전극에 전압이 인가되어 그 내부에서 전자들이 움직이면 발광램프 외면에 자계가 형성되고 이 자계에 의해서 전류가 유도된다. 이와 같은 이론에 의해서 솔레노이드(31)에는 램프의 관전류가 유도된다.

이와 같이 관전류가 유도된 솔레노이드는 자체로써 저항을 가지고 있으므로 전압이 유도되는데, 이 솔레노이드의 전압을 앤드 게이트 회로부(33)에서 받아서 출력하게 된다.

상기 앤드 게이트 회로부(33)는 상기 솔레노이드(31)의 전압을 받아서 턴온/턴오프가 제어되는 복수개의 제 1 내지 제 n 스위칭 수단(T11, T12,…,T1n)으로 구성되는데, 이때 제 1 내지 제 n 스위칭 수단(T11, T12,…,T1n)으로 전달되는 노이즈를 걸러주기 위해서 솔레노이드(31)와 제 1 내지 제 n 스위칭 수단의 각 사이에 각각 저항(R11, R12, …, R1n)과 다이오드(D11, D12,…,D1n)가 직렬 연결되고, 상기 저항 및 다이오드에 커패시터(C11, C12,…,C1n)가 병렬 연결될 수 있다.

그리고 상기에서 제 1 내지 제 n 스위칭 수단(T11, T12,…,T1n)의 일단에는 기준전압 인가단이 연결되어 있다. 이때 제 1 내지 제 n 스위칭 수단(T11, T12,…,T1n)은 피모스 트랜지스터로 구성되어 있다.

그리고 스위칭 제어부(34)는 상기 앤드 게이트 회로부(33)의 출력 신호에 따라 턴온/턴오프되는 스위칭 수단(T21)으로 구성되는데, 이때 앤드 게이트 회로부(33)와 스위칭 수단(T21)의 사이에는 노이즈를 걸러주기 위해서 다이오드(D)와 저항(R) 및 커패시터(C)가 병렬 연결되어 있다. 그리고 상기에서 스위칭 수단(T21)의 일단에는 기준 전압 인가단이 연결되어 있고, 스위칭 수단(T21)은 피모스 트랜지스터로 구성되어 있다.

상기와 같이 구성된 백라이트 유닛은 복수개의 발광램프(30)중 어느 하나의 발광램프에 불량이 발생할 경우에도 이를 감지하여 인버터의 구동을 멈추게 함으로써, 백라이트 유닛의 불량 구동을 방지하기 위한 것으로, 그 구동예에 대하여 설명하면 다음과 같다. 이때 발광램프에 불량이 발생했다는 의미는 발광램프가 깨져서(shutdown) 발광하지 않는다는 의미이다.

예를 들어 도 3에 도시한 바와 같이, 첫 번째 발광램프(30)에 불량이 발생할 경우, 불량이 발생한 발광램프(30)에는 관전류가 흐르지 않게 되고, 그 발광램프(30)의 일측 외부에 감겨있는 솔레노이드(31)에는 0V의 전압이 전달되게 된다.

그리고, 제 1 스위칭 수단(T11)은 턴온되어 출력단으로 0V의 전류를 출력하게 된다. 이때 다른 복수개의 스위칭 수단중 어느 하나라도 턴온되면 전류는 턴온된 스위칭 수단을 통해 접지전압단으로 빠져 버리기 때문에, 앤드 게이트 회로부(33)는 0V를 출력하게 된다.

그리고 앤드 게이트 회로부(33)로 출력된 0V는 스위칭 수단(T21)을 턴온시키고, 이에 의해서 인버터 인에이블 제어부(32)에 연결된 기준전압은 스위칭 수단(T21)의 일단(접지전압단)으로 전달되게 된다.

결과적으로 인버터 인에이블 제어부(32)로는 0V의 전압이 전달되고, 이에 의해서 인버터는 구동을 멈추게 된다.

상기에서 2개 이상의 발광램프가 셔트다운(shutdown) 될 경우에도, 앤드 게이트 회로부(33)는 0V를 출력하고, 이에 따라서 인버터 인에이블 제어부(32)로는 0V의 전압이 전달됨에 의해서, 인버터는 구동을 멈추게 된다.

상기와 같이 발광램프(30) 일단 외부에 감겨진 솔레노이드(31)를 이용하여 램프의 관전류량을 감지함에 의해서, 발광램프(30)에 불량이 발생할 경우 인버터의 구동을 멈추게 하여 백라이트 유닛이 불량 구동을 하지 않도록 할 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술 범위는 상기 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라, 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

상기와 같은 본 발명의 액정표시장치용 백라이트 유닛은 다음과 같은 효과가 있다.

솔레노이드를 이용해서 램프의 관전류량을 감지해서 불량 램프가 발생했을 때 인버터의 구동을 효율적으로 제어할 수 있다. 즉, 불량 램프가 발생하지 않았을 경우에만 인버터를 인에이블 시킴으로써 램프의 구동 신뢰성 및 휘도 균일성을 보장 받을 수 있다.

Claims (9)

1. 일방향으로 배열된 복수개의 발광램프들과;

   상기 발광램프들의 일측단 외부에 감겨있는 솔레노이드와;

   상기 발광램프들의 양단에 전압을 제공하기 위한 인버터의 구동을 제어하는 인버터 인에이블 제어부와;

   상기 솔레노이드와 상기 인버터 인에이블 제어부 사이에 구성되어 상기 인버터 인에이블 제어부의 구동 여부를 결정하며, 상기 솔레노이드의 전압을 받아서 턴온/턴오프가 제어되는 복수개의 제 1 내지 제 n 스위칭 수단(T11, T12,…,T1n)으로 구성되는 회루부와;

   상기 회로부의 출력 신호를 받아서 상기 인버터 인에이블 제어부의 인에이블 여부를 제어하기 위한 스위칭 제어부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 액정표시장치용 백라이트 유닛.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 솔레노이드와 상기 제 1 내지 제 n 스위칭 수단의 각 사이에 각각 저항(R11, R12, …, R1n)과 다이오드(D11, D12,…,D1n)가 직렬 연결되고,

   상기 저항 및 다이오드에 커패시터(C11, C12,…,C1n)가 병렬 연결되는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 액정표시장치용 백라이트 유닛.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 내지 제 n 스위칭 수단(T11, T12,…,T1n)의 일단에는 기준전압 인가단이 연결됨을 특징으로 하는 액정표시장치용 백라이트 유닛.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 스위칭 제어부는 상기 회로부의 출력 신호에 따라 턴온/턴오프되는 스위칭 수단(T21)으로 구성됨을 특징으로 하는 액정표시장치용 백라이트 유닛.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 회로부와 상기 스위칭 수단(T21)의 사이에는 다이오드(D)와 저항(R) 및 커패시터(C)가 병렬 연결되어 있음을 특징으로 하는 액정표시장치용 백라이트 유닛.
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 스위칭 수단(T21)의 일단에는 기준 전압 인가단이 연결되어 있음을 액정표시장치용 특징으로 하는 백라이트 유닛.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기에서 발광램프는 관 양단 내부에 전극이 구성되고, 각 전극에서 관 외부로 전원 인입선이 돌출된 냉음극관 램프(CCFL)로 구성됨을 특징으로 하는 액정표시장치용 백라이트 유닛.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 회로부는 앤드 게이트 회로부로 구성됨을 특징으로 하는 액정표시장치용 백라이트 유닛.

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