KR101247507B1 - 액정표시장치의 백라이트 유닛 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치의 백라이트 유닛에 관한 것으로, 공급되는 전류에 따라 발산하는 광의 휘도가 조절되는 램프와; 직류전원을 교류전원으로 변환하고, 그 변환된 교류전원을 변압하여 상기 램프에 공급하는 전원변환부와; 상기 전원변환부를 제어하여 램프에 공급되는 전류를 조절하는 제어부와; 상기 램프의 양단에 접속되며, 상호작용에 의해 상기 램프의 입력전류와 출력전류의 편차를 감소시키는 전류안정소자를 포함하여 구성되어 백라이트 유닛을 구성하는 각 램프의 공급 전류를 일정하게 유지시키고, 모든 램프의 공급 전류를 동일하게 유지시킴으로써, 표시패널에 광을 안정적으로 공급할 수 있다.
램프, 휘도, 전류, 커플링, 병렬구동

Description

액정표시장치의 백라이트 유닛{BACK-LIGHT UNIT OF LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
도1은 본 발명에 따른 액정표시장치의 백라이트 유닛을 나타낸 도면.
도2는 본 발명에 따른 백라이트 유닛을 램프의 병렬 구동을 적용하여 나타낸 도면.
***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***
110: 인버터 112: 제어부
114: 스위칭부 116: 변압기
122: 커플드 인덕터 123: 콘덴서
126: 램프 VIN: 외부 전원
본 발명은 액정표시장치(liquid crystal display device)의 백라이트 유닛(back-light unit)에 관한 것으로, 특히, 램프(lamp)에 공급되는 전류를 일정하게 유지시켜 광을 액정패널에 안정적으로 공급할 수 있는 액정표시장치의 백라이트 유닛에 관한 것이다.
최근 정보기술의 발달에 대응하여 정보의 시각적 구현을 위한 표시장치의 개발 또한 활발하게 이루어지고 있다. 종래에 널리 사용되던 음극선관(cathode ray tube : CRT)은 소형, 경량화 및 저소비전력의 장점을 갖춘 액정표시장치로 대체되고 있는 추세이다. 액정표시장치는 텔레비젼을 비롯해서 계측기기, 정보 단말기기 등에 광범위하게 적용되고 있다.
상기 액정표시장치의 원리는 액정의 광학적 이방성과 분극 성질을 이용한 것이다. 즉, 방향성을 갖고 있는 액정 분자의 배향 방향을 분극성을 이용하여 인위적으로 조절하면, 액정의 배향 방향에 따른 광학적 이방성에 의해 빛을 투과 및 차단시킬 수 있게 된다. 이것을 응용하여 표시장치로 사용한다. 현재에는 박막 트랜지스터와 그것에 연결된 화소전극이 행렬 방식으로 배열된 능동 매트릭스 액정 표시소자가 뛰어난 화질을 제공하기 때문에 가장 많이 사용되고 있다.
상기한 바와 같은 액정표시장치는 자체적으로 발광하지 못하고, 빛의 투과율을 조절하여 화상을 표시하기 때문에 광을 공급하기 위한 별도의 광원이 요구된다. 액정표시장치는 두 기판 사이에 액정이 구비되어 화상이 표시되는 액정패널과, 그 액정패널을 구동시키기 위한 구동부와, 상기 액정패널의 배면에 구비되어 액정패널에 광을 공급하는 백라이트 유닛으로 구성된다.
상기 백라이트 유닛은 인버터(inverter)와 램프(lamp)로 구성된다. 상기 인버터는 외부로부터 인가되는 직류전원을 교류전원으로 변환한 다음 램프 구동에 적합한 고전압으로 변압시켜 상기 램프에 공급하는 장치이고, 상기 램프는 상기 인버터로부터 인가되는 전원에 의해 광을 출사하여 액정패널에 공급하는 장치이다.
액정표시장치는 백라이트 유닛으로부터 공급되는 광의 투과율을 조절하여 화상을 표시하는 장치이므로, 램프의 안정적인 구동은 액정표시장치의 화질에 직접적인 영향을 미치게 된다. 상기 램프의 안정적인 구동을 위해서는 인버터에서 고품질의 신뢰성 있는 전원공급이 요구된다. 특히, 최근 제작원가 절감과 액정표시장치의 경량화를 위해 하나의 인버터에 복수의 램프를 연결하여 구동시키는 병렬구동이 많이 연구되고 있는데, 병렬 구동시 서로 다른 특성을 갖는 각 램프에 동일한 구동 전원을 공급하는 방법에 대한 연구가 끊임없이 이루어지고 있다. 즉, 동일한 제작 환경에서 만들어진 램프라도 조금씩 다른 물질특성을 갖기 때문에 내부 임피던스(impedance)가 달라지며, 각 램프에 입력되는 전류도 달라지게 된다. 또한, 램프간 서로 전기적으로 접속되기 때문에 하나의 램프에 공급되는 전류가 변함에 따라 인접한 램프의 공급 전류를 변화시키게 된다.
상기한 바와 같이, 램프에 안정적인 전류 공급을 하지 못하는 경우 액정패널에 원하는 휘도의 광을 안정적으로 공급할 수 없게 되어 화상품질이 저하될 수 있다.
상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 본 발명이 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 램프의 양단의 전류 밸런스(valance)를 맞춰줌으로써, 인버터로부터 출력되는 전류가 각 램프에 안정적으로 공급되도록 하는 액정표시장치의 백라이트 유닛을 제공하는데 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 백라이트 유닛은 공급되는 전 류에 따라 발산하는 광의 휘도가 조절되는 램프와; 직류전원을 교류전원으로 변환하고, 그 변환된 교류전원을 변압하여 상기 램프에 공급하는 전원변환부와; 상기 전원변환부를 제어하여 램프에 공급되는 전류를 조절하는 제어부와; 상기 램프의 양단에 접속되며, 상호작용에 의해 상기 램프의 입력전류와 출력전류의 편차를 감소시키는 전류안정소자를 포함하여 구성된다.
본 발명의 특징은 램프의 양단에 전류안정소자를 직렬로 연결하여 그 전류안정소자 간의 커플링 작용에 의해 램프에 공급되는 전류를 일정하게 유지시킴으로써, 램프에서 출사되는 광의 휘도를 일정하게 유지시키는 것이다.
이와 같은 본 발명의 특징을 첨부된 도면을 통해 상세하게 설명하도록 하겠다.
도1은 본 발명에 따른 액정표시장치의 백라이트 유닛을 나타낸 도면이다.
도1을 참조하면, 백라이트 유닛은 광을 출사하는 램프(25)와, 상기 램프에 고전압의 교류를 공급하는 전원변환부(15)와, 외부 전원(VIN)을 입력받아 상기 전원변환부(15)에 전달하며, 상기 전원변환부(15)를 제어하여 램프(25)에 공급되는 전류를 조절하는 제어부(12)를 포함하여 구성된다.
상기 제어부(12)와 전원변환부(15)를 포함한 인버터(10)는 직류전원인 외부 전원(VIN)을 인가받아 교류전원으로 변환시키며, 그 변환된 교류전원을 램프(25) 구동에 적합한 고전압으로 승압시킨다.
상기 전원변환부(15)에는 상기 램프(25)가 전기적으로 접속되는데, 상기 램 프(25)의 입력단과 출력단에는 전류안정소자로 작용하는 커플드 인덕터(coupled inductor, 22)가 각각 직렬로 접속된다. 상기 커플드 인덕터(22)는 변압기의 일종으로서, 통상적으로 변압기가 1:N의 권선비를 통해 감압 또는 승압의 용도에 사용되지만, 상기 커플드 인덕터(22)는 1:1의 권선비에 따라 1차 코일과 2차 코일에 동일한 전압이 유기되는 특징을 이용하여 회로에서 출력을 입력과 동일하게 유지시키는 용도로 사용된다.
상기와 같은 커플드 인덕터(22)가 상기 램프의 입력단 및 출력단에 각각 직렬로 연결됨에 따라 두 개의 커플드 인덕터(22)는 상호작용, 즉, 커플링(coupling) 작용에 의해 상기 램프(25) 양단에 걸리는 전압을 일정하게 유지시키게 된다. 예를 들어, 상기 램프(25)의 입력단에 인가되는 전압에 변동이 발생하면, 출력단에 인가되는 전압이 커플링되어 변동되므로, 상기 램프(25) 양단의 전압차는 일정하게 유지된다. 즉, 상기 램프(25)에는 일정한 전류가 입력된다.
그리고, 상기 커플드 인덕터(22)의 상호작용에 의하여 램프(25) 양단에 흐르는 전류를 동일하게 유지시킨다. 즉, 상기 램프(25)의 입력단에 6.5mA의 전류가 흐르는 경우, 출력단에서도 10mA가 흐르도록 하여 램프(25) 양단의 전류 편차를 감소시킨다. 또한, 전류 파형의 왜곡을 방지하여 램프(25)에 입력되는 전류와 출력되는 전류의 파형을 동일하게 유지시킨다.
상기 인버터(10)에는 도시된 바와 같이 단일 램프(25)만을 연결하여 구동시킬 수 있으나 다수의 램프(25)를 병렬로 연결하여 한번에 구동시킬 수도 있다. 최근, 액정표시장치의 대면적화와 경량화 추세에 따라 하나의 인버터로 다수의 램프 를 구동시켜 높은 휘도를 구현하고, 액정표시장치를 가볍게 제작하고 있다.
도2는 본 발명에 따른 백라이트 유닛을 램프의 병렬 구동을 적용하여 나타낸 도면이다.
도2를 참조하면, 백라이트 유닛은 직류전원을 교류전원으로 변환시키고, 고전압으로 변압시켜 전달하는 인버터(110)와, 상기 인버터(110)로부터 공급되는 교류전원에 따라 광을 출사하는 복수의 램프(126)로 구성된다.
상기 인버터(110)는 직류전원인 외부 전원(VIN)을 인가받아 전달하는 제어부(112)와, 상기 제어부(112)로부터 직류전원을 인가받아 교류전원으로 변환시키며, 상기 제어부(112)에 의해 그 전류량을 조절하여 출력하는 스위칭부(114)와, 상기 스위칭부(114)로부터 공급되는 교류전원을 1차측과 2차측의 권선비에 따라 변압시켜 상기 램프(126)로 공급하는 변압기(116)로 구성된다.
도면 상에 도시되진 않았지만, 램프(126)에서 발산되는 광의 휘도를 조절하기 위하여 상기 제어부(110)는 화상정보의 휘도 특성에 따른 제어신호를 입력받아 그 제어신호에 따라 상기 스위칭부(114)를 제어하여 램프(126)에 공급되는 전류량을 조절한다. 따라서, 상기 스위칭부(114)에 의해 조절된 전류에 따라 램프(126)에서 발산되는 광의 휘도가 달라진다.
그리고, 상기 스위칭부(114)는 상기 제어부(112)로부터 인가되는 직류전원을 램프(126)를 구동시킬 수 있는 교류전원으로 변환시킨다. 이와 같이, 변환된 교류전원은 상기 변압기(116)의 1차 코일의 양단에 인가되고, 1:N의 권선비에 따라 변압된 교류전류가 2차 코일을 통해 출력되어 상기 램프(126)에 공급된다.
상기 변압기(116)의 2차 코일의 양단은 상기 램프(126)의 양단에 각각 연결되는데, 모든 램프(126)는 상기 2차 코일에 병렬로 연결된다.
상기 커플드 인덕터(122)는 모든 램프(126)의 양단에 구비된다. 따라서, 도1의 단일 램프에서와 마찬가지로 각 램프(126)의 양단에 각각 연결된 한 쌍의 커플드 인덕터(122)는 커플링 작용에 의해 해당 램프(126) 양단의 전압차를 일정하게 유지시켜 공급되는 전류를 일정하게 유지시킨다.
또한, 상기 복수의 램프(126)의 일측은 공통적으로 연결되므로, 하나의 램프(126)에서 전압 변동이 발생시 타 램프(126)에서도 커플드 인덕터(122)에 의한 커플링 작용으로 동일하게 전압 변동이 발생한다. 이와 같이, 모든 램프(126)에서 커플드 인덕터(122) 간의 커플링 작용을 이용하여 전기적으로 연결된 일측을 동일하게 전압 변동시키면, 각 램프(126)의 양단에 걸리는 전압은 동일해질 것이다. 따라서, 병렬로 접속된 모든 램프(126)에서 공급되는 전류를 동일하게 유지시킬 수 있기 때문에 각 램프(126)의 임피던스나 배선 저항 등에 의해 각 램프(126)에 공급되는 전류가 달라지는 현상을 방지할 수 있다. 한편, 도1의 단일 램프 구동시와 마찬가지로 복수의 램프(126)를 병렬 구동시키는 경우에도 각 램프(126)의 양단에 흐르는 전류의 편차를 줄이는 효과가 있으며, 각 램프(126)에 입력된 전류의 파형을 그대로 유지하여 출력할 수 있게 된다.
상기한 바와 같이, 상기 램프(126) 양단에 구비되는 커플드 인덕터(122)는 해당 램프(126)의 공급전류를 일정하게 유지시킴과 아울러, 병렬로 접속된 모든 램프(126)에 공급되는 전류값을 동일하게 해준다. 즉, 램프(126)에서 발산되는 광은 동일한 휘도를 유지하게 될 것이며, 각 램프(126)에서 동일한 휘도를 발산하게 될 것이다. 이와 같이, 백라이트 유닛을 통해 액정패널에 안정적으로 광을 공급하게 되면, 높은 신뢰를 갖는 고품질의 화상을 표시할 수 있게 된다.
상기 인버터(110)에 병렬로 접속되는 램프(126)에는 냉음극 형광램프(cold cathode fluorescent lamp : CCFL)나 외부전극 형광램프(eternal electrode fluorescent lamp: EEFL)를 사용할 수 있다. 종래에는 전류-전압 간의 비선형적인 특성으로 인해 냉음극 형광램프는 병렬 구동에는 적용하지 않았으나 도시된 바와 같이 램프(126) 양단에 콘덴서(123)를 직렬로 연결하여 전류-전압 관계를 위상차를 보정에 의해 선형적으로 만들어줌으로써, 복수의 냉음극 형광램프의 병렬 구동이 가능하다. 만일, 병렬 구동에 외부전극 형광램프를 사용할 경우에는 램프(126)의 양단에 콘덴서(123)를 제거하고 커플드 인덕터(122)만으로도 구성이 가능하다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치의 백라이트 유닛은 개별적으로 램프에 공급되는 전류를 일정하게 유지시키고, 전체적으로 각 램프에 공급되는 전류를 동일하게 유지시켜 램프로부터 안정적으로 광이 발산되도록 함으로써, 액정표시장치의 화질을 향상시킬 수 있다.

Claims (10)

  1. 공급되는 전류에 따라 발산하는 광의 휘도가 조절되고, 복수개가 서로 병렬로 연결된 복수의 램프;
    상기 복수의 램프와 병렬로 연결되며, 직류전원을 교류전원으로 변환하고, 그 변환된 교류전원을 변압하여 상기 복수의 램프에 공급하는 전원변환부;
    화상정보의 휘도특성에 따른 제어신호를 입력받아 상기 전원변환부를 제어하여 상기 복수의 램프에 공급되는 전류를 조절하는 제어부; 및
    상기 복수의 램프 양단에 각각 직렬로 접속되며, 일측이 공통적으로 연결됨에 따라, 상호작용에 의해 상기 복수의 램프 양단의 전류 편차를 감소시켜 각 램프에 흐르는 전류가 동일하도록 모든 램프 양단의 전압차를 동일하게 유지시키며, 1:1의 권선비를 갖는 커플드 인덕터와,
    상기 복수의 램프 양단에 각각 직렬로 접속되어 전류-전압 관계를 위상차 보정을 통해 선형적으로 만드는 콘덴서로 이루어지는 전류안정소자를 포함하여 구성되고,
    상기 복수의 램프는 각각 병렬연결된 냉음극 형광램프이며,
    상기 전원변환부는,
    직류를 교류로 변환시키며, 상기 제어부에 의해 제어되어 조절된 전류량을 출력하는 스위칭부; 및
    상기 스위칭부로부터 인가되는 교류전원을 1:N의 권선비에 따라 변압시켜 복수의 램프에 공급하는 변압기
    인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
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