KR101336852B1 - 표시장치용 백라이트 유닛 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 백라이트 유닛에 관한 것으로서, 다수의 LED가 직렬 연결된 LED어레이와; 상기 LED어레이와 연결된 발광제어 트랜지스터와; 상기 LED어레이의 발광 제어를 위한 펄스신호를 출력하는 펄스발생부와; 상기 펄스신호의 진폭 변환 또는 위상 반전을 수행하여 상기 발광제어 트랜지스터로 인가하는 펄스변환기와; 상기 LED어레이에 전원을 공급하는 전원소스를 포함하는 표시장치용 백라이트 유닛을 제공하며, 인덕터, 커패시터 등과 같은 고가의 회로소자가 다수개 요구되는 종래 기술의 문제점을 해결하여 상대적으로 저가의 회로소자만으로도 LED어레이의 정전류 제어 및 발광제어를 수행할 수 있어 제조비용의 절감 효과를 제공한다.

Description

표시장치용 백라이트 유닛{Backlight unit for display device}
도 1은 종래 기술에 따른 백라이트 유닛(10)을 도시한 도면
도 2는 본 발명에 따른 표시장치용 백라이트 유닛(100)의 기본 구성을 도시한 도면
도 3은 본 발명에 따른 표시장치용 백라이트 유닛(200)의 응용 구성을 도시한 도면
<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>
VS : 전원소스 PS : 펄스발생부
50 : LED어레이 60 : 발광제어 트랜지스터
70 : 펄스변환기
본 발명은 백라이트 유닛에 관한 것으로서, 특히 백라이트의 정전류 제어 구 동을 위한 회로소자의 개수를 저감하여 제조비용을 절감한 표시장치용 백라이트 유닛에 관한 것이다.
현재 점차로 실용화율이 높아지는 추세인 액정표시장치(Liquid Crystal Display; 이하 'LCD'라 함)는 매트릭스 형태로 배열되어진 다수의 액정 셀들과 이들 액정 셀들 각각에 액정의 회전각도를 제어하여 광 투과량을 조절하기 위한 영상데이터를 공급하기 위한 TFT(박막트랜지스터)가 구비된 액정패널에 백라이트 유닛(Backlight Unit)에서 공급되는 광을 투과시켜 화면에 원하는 화상을 표시하게 된다.
이러한 백라이트 유닛에 사용되는 광원(light source)으로는 주로 냉음극형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp ; 이하, 'CCFL'라 함)가 사용되는데, 이러한 백라이트 유닛은 소형화, 박형화, 경량화의 추세에 있으며, 이러한 추세에 따라 백라이트 유닛에 사용되는 CCFL 대신에 소비전력, 무게, 휘도 등에서 유리한 발광 다이오드(Light Emitting Diode : 이하 'LED'라 함)가 제안되었다.
도 1은 종래 기술의 일예시에 따른 백라이트 유닛(10)을 도시한 도면으로서, 다수의 LED어레이(1,14,16)와 다수의 정전류제어부(22,24,26)로 구성된다.
LED를 백라이트로 사용하기 위해서는 표시되는 영상의 컬러에 대응되는 개수의 컬러광을 출사하는 LED어레이가 다수개 요구된다. 따라서 적(R), 녹(G), 청(B) 컬러를 표시하는 표시화소가 구비된 표시장치의 경우 도 1과 같이 적(R), 녹(G), 청(B) 컬러 표시용 LED어레이(12,14,16)와 각각의 정전류제어부(22,24,26)가 구비된다.
이러한 백라이트 유닛의 구성을 보면 각각 적(R), 녹(G), 청(B) 컬러광을 표시하는 다수개의 LED어레이(12,14,16)와 상기 각 LED어레이(12,14,16)의 발광제어를 위한 정전류제어부(22,24,26)가 구성된다.
상기 다수의 LED어레이(12,14,16)는 각각 동일한 컬러광을 출사하는 다수개의 LED가 직렬 연결되며, 상기 컬러광은 적(R), 녹(G), 청(B) 중 하나이며 백(White) 또는 황(Yellow) 등 다양한 컬러광의 LED로 구성할 수도 있다.
상기 다수의 정전류제어부(22,24,26)는 각각 DC전압(Vin)을 출력하는 전원공급부(VS)와, 상기 전원공급부(VS)에 직렬 연결된 인덕터(L)와, 상기 인덕터(L)와 병렬 연결된 커패시터(C)와, 상기 인덕터(L)와 직렬 연결되고 상기 각 LED어레이(12,14,16)로 공급되는 전류량을 제어하는 다이오드(D)로 구성된 부스트 컨버터(Boost converter)를 예시하였다.
또한 각각의 컨트롤러(24a~16a)는 PWM(Pulse Width modulation)신호를 출력하여 전계효과트랜지스터(FET) 등으로 형성된 스위치(SW)의 스위칭 구동을 제어함으로써 상기 각 LED어레이(12,14,16)로의 전류 공급을 제어한다.
그런데 상기한 구성을 가지는 종래의 백라이트 유닛은 LED어레이의 개수와 동일한 정전류제어부를 구성해야 하는데 각각의 정전류제어부는 인턱터(L), 커패시터(C), 다이오드(D), 전원공급회로(VS), 컨트롤러(22a,24a,26a) 및 스위치(SW) 등을 구성해야 한다. 이에 백라이트 유닛을 구성하는데 고가의 회로소자를 다수개 구성해야 함으로 인해 제조비용이 상승되는 단점이 있으며, 또한 넓은 실장 공간이 요구되는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기위해 안출된 것으로서, 백라이트 유닛의 정전류 제어회로를 간소한 회로소자로 구성함으로써 제조비용의 절감과 더불어 실장 공간의 제약을 극복하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 다수의 LED가 직렬 연결된 LED어레이와; 상기 LED어레이와 연결된 발광제어 트랜지스터와; 상기 LED어레이의 발광 제어를 위한 펄스신호를 출력하는 펄스발생부와; 상기 펄스신호의 진폭 변환 또는 위상 반전을 수행하여 상기 발광제어 트랜지스터로 인가하는 펄스변환기와; 상기 LED어레이에 전원을 공급하는 전원소스를 포함하며, 상기 LED어레이와 상기 발광제어 트랜지스터와 상기 펄스발생부 및 상기 펄스변환기를 하나의 백라이트 그룹으로 하여, 다수의 백라이트 그룹이 병렬로 연결되고, 상기 병렬로 연결된 다수의 백라이트 그룹은 상기 하나의 전원소스로 구동되는 것이 특징인 표시장치용 백라이트 유닛을 제공한다.
상기 발광제어 트랜지스터는 공핍형 트랜지스터인 것을 특징으로 한다.
상기 펄스신호는 PWM신호인 것을 특징으로 한다.
상기 전원소스는 정전압을 공급하는 것을 특징으로 한다.
상기 펄스변환기는 상기 발광제어 트랜지스터의 게이트단자와 소스단자에 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 펄스변환기는 입력측 권선이 상기 펄스발생부에 연결되고 출력측 권선이 상기 발광제어 트랜지스터에 연결되는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 표시장치용 백라이트 유닛(100)의 기본 구성을 도시한 도면으로서, 전원소스(VS)와 펄스발생부(PS), LED어레이(50), 발광제어 트랜지스터(60), 펄스변환기(70)로 구성된다.
상기 전원소스(VS)는 12V, 24V, 48V, 120V 등 필요에 따른 DC전압을 출력하는 정전압 출력 소스이다.
상기 펄스발생부(PS)는 백라이트의 디밍(Dimming) 제어를 위한 PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 출력하는 회로부이다.
상기 LED어레이(50)는 전류구동소자인 다수개의 LED(Light Emitting Diode)가 직렬 연결되며, 표시장치의 배면에서 발광함으로써 백라이트 역할을 수행한다.
상기 발광제어 트랜지스터(60)는 상기 LED어레이(50)로의 전류공급을 스위칭 함으로써 발광 제어를 수행하기 위한 스위칭 소자로서, 특히 공핍형(Depletion mode) 트랜지스터를 이용한다. 즉, 상기 공핍형 트랜지스터는 게이트 단자에 0V가 인가될 경우에만 전도채널을 형성하여 온(on) 스위칭을 수행하는 특성을 가지는 트랜지스터이다.
상기 펄스변환기(70)는 펄스 트랜스포머(Pulse Transformer)로서, 상기 펄스발생부(PS)에서 출력된 PWM신호를 입력받아 진폭 레벨의 변환 또는 신호의 위상반전을 수행하여 출력함으로써 상기 발광제어 트랜지스터(60)의 스위칭을 제어한다. 이때 상기 펄스변환기(70)의 입력측 권선은 상기 펄스발생부(PS)와 연결되고 출력측 권선은 상기 발광제어 트랜지스터(60)의 게이트 및 소스 단자와 연결된다.
상기와 같은 구성을 가진 본 발명에 따른 백라이트 유닛의 동작을 보면, 상기 전원소스(VS)에서 출력된 전원이 상기 LED어레이(50)에 공급되기 위해서는 상기 발광제어 트랜지스터(60)의 온(on) 스위칭이 수행되어야 한다. 이를 위해 상기 펄스변환기(70)는 상기 펄스발생부(PS)에서 출력된 PWM신호를 진폭변환 내지는 위상반전을 수행하여 상기 PWM신호와 동기되는 주기를 가지는 소정의 신호로 상기 발광제어 트랜지스터(60)의 게이트-소스 단자에 인가하여 상기 LED어레이(50)의 발광을 제어한다.
이러한 구성과 동작원리를 응용하여 도 3과 같이 다수개의 LED어레이를 병렬 연결하여 백라이트 유닛(200)을 구성할 수 있다.
도 3을 보면, 도 2에 설명한 바와 같은 단품의 백라이트 유닛을 다수개 병렬연결하여 구성된 백라이트 유닛이다. 대형 모델의 경우 충분한 배면광을 확보하기 위해서는 다수개의 LED어레이를 필요로 하는데, 본 발명에서 제안하는 백라이트유닛의 경우에는 하나의 전원소스(VS)로도 다수개의 LED어레이(212,214,216,218)를 구동할 수 있음을 보여준다.
물론 각각의 LED어레이(212,214,216,218)는 발광제어 트랜지스터(222,224,226,228)와, 펄스발생부(PS1~PS4) 및 펄스변환기(232,234,236,238)를 구비하여야 하며, 이에 상기 각각의 펄스발생부(PS1~PS4)에서 출력되는 PWM신호를 서로 다른 PWM신호를 출력되도록 하거나 또는 모두 동일한 PWM신호를 출력하도록 함으로써 각각의 LED어레이(212,214,216,218)가 별개로 발광 구동을 수행하거나 또는 모두 동일한 발광 구동을 수행하도록 제어할 수 있다.
상기와 같이 설명한 본 발명에 따른 표시장치용 백라이트 유닛은, 인덕터, 커패시터 등과 같은 고가의 회로소자가 다수개 요구되는 종래 기술의 문제점을 해결하여 상대적으로 저가의 회로소자만으로도 LED어레이의 정전류 제어 및 발광제어를 수행할 수 있어 제조비용의 절감 효과를 제공한다.

Claims (6)

  1. 다수의 LED가 직렬 연결된 LED어레이와;
    상기 LED어레이와 연결된 발광제어 트랜지스터와;
    상기 LED어레이의 발광 제어를 위한 펄스신호를 출력하는 펄스발생부와;
    상기 펄스신호의 진폭 변환 또는 위상 반전을 수행하여 상기 발광제어 트랜지스터로 인가하는 펄스변환기와;
    상기 LED어레이에 전원을 공급하는 전원소스
    를 포함하며,
    상기 LED어레이와 상기 발광제어 트랜지스터와 상기 펄스발생부 및 상기 펄스변환기를 하나의 백라이트 그룹으로 하여, 다수의 백라이트 그룹이 병렬로 연결되고,
    상기 병렬로 연결된 다수의 백라이트 그룹은 상기 하나의 전원소스로 구동되는 것이 특징인 표시장치용 백라이트 유닛.
  2. 청구항 제 1 항에 있어서,
    상기 발광제어 트랜지스터는 공핍형 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 표시장치용 백라이트 유닛.
  3. 청구항 제 1 항에 있어서,
    상기 펄스신호는 PWM신호인 것을 특징으로 하는 표시장치용 백라이트 유닛.
  4. 청구항 제 1 항에 있어서,
    상기 전원소스는 정전압을 공급하는 것을 특징으로 하는 표시장치용 백라이트 유닛.
  5. 청구항 제 1 항에 있어서,
    상기 펄스변환기는 상기 발광제어 트랜지스터의 게이트단자와 소스단자에 연결되는 것을 특징으로 하는 표시장치용 백라이트 유닛.
  6. 청구항 제 1 항에 있어서,
    상기 펄스변환기는 입력측 권선이 상기 펄스발생부에 연결되고 출력측 권선이 상기 발광제어 트랜지스터에 연결되는 것을 특징으로 하는 표시장치용 백라이트 유닛.
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