KR101502170B1 - 백라이트 유닛 및 구동방법 - Google Patents

Abstract

로컬 구동이 가능한 백라이트 유닛이 개시된다.

본 발명의 백라이트 유닛은 복수의 램프 및 복수의 램프의 하부에 각각 배치되어 램프의 길이 방향을 따라 일정 간격 구분되는 복수의 구간별로 램프를 구동시키는 복수의 램프 구동 PCB를 포함하고, 복수의 램프 구동 PCB에는 복수의 구간마다 구비된 고전압 외부전극과, 고전압 외부전극의 양측에 일정 간격 이격되게 배치되는 제1 및 제2 기저전압 외부전극와, 외부의 램프제어신호에 의해 고전압 외부전극 각각에 고전압의 교류신호를 공급하는 복수의 스위치부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

백라이트 유닛 및 구동방법{BACKLIGHT UNIT AND DRIVING METHOD THE SAME}

본 발명은 백라이트 유닛에 관한 것으로, 특히 다수의 램프들이 병렬로 접속된 구조에 있어서, 램프들 각각의 로컬 구동이 가능한 백라이트 유닛 및 구동방법에 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 한계가 있으며, 이를 대체할 것으로 예상되는 것으로 전계 광학적인 효과를 이용한 액정표시장치(Liquid Crystal Display :LCD), 가스방전을 이용한 플라즈마 표시소자(PDP : Plasma Display Panel) 및 전계 발광 효과를 이용한 EL 표시소자(ELD : Electro Luminescence Display) 등이 있으며, 그 중에서 액정표시장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

액정표시장치의 대부분은 외부에서 들어오는 광의 양을 조절하여 화상을 표 시하는 수광성 장치이기 때문에 LCD 패널에 광을 조사하기 위한 별도의 광원 즉, 백라이트 유닛(Backlight Unit)이 반드시 필요하다. 액정표시장치의 광원으로 사용되는 백라이트 유닛은 원통형의 발광 램프를 배치하는 방식으로서, 에지 방식과 직하 방식으로 구분된다.

이 중 에지 방식은 빛을 안내하는 도광판의 측면에 램프 유닛이 설치되는 것으로서, 램프 유닛은 빛을 발산하는 램프, 램프의 양단에 삽입되어 램프를 보호하는 램프홀더 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.

직하 방식은 액정표시장치의 크기가 20인치 이상으로 대형화되기 시작하면서 중점적으로 개발되기 시작한 것으로, 하부커버 내측면에 복수개의 램프를 일렬로 배열시켜 액정표시패널의 전면으로 빛을 직접 조광하는 방식이다.

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

직하 방식의 백라이트 유닛은 일정한 간격을 두고 배치된 다수의 램프들이 공통전극에 연결되어 백라이트 유닛의 외부 인버터와 전기적으로 연결된다. 즉, 상기 다수의 램프들은 모두 병렬로 연결된다.

그러나, 일반적인 직하 방식의 백라이트 유닛은 램프들의 양끝단에 전극이 배치되어 구동됨으로써, 부분적으로 높은 휘도를 나타내고자 할 경우 그 대응이 불가능한 단점이 있다.

일반적인 직하 방식의 백라이트 유닛은 갬프들을 순차적으로 점등하여 램프들이 배치된 방향으로의 휘도 제어가 가능하지만, 이는 램프가 배치된 횡축 또는 종축이 전부 밝아지는 문제가 있기에 이를 이용한 부분적인 Peak brightness 구현은 문제가 있었다.

본 발명은 다수의 램프들이 병렬로 연결된 구조의 백라이트 유닛에 있어서, 램프들 각각의 로컬 구동이 가능한 백라이트 유닛 및 구동방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛은,

복수의 램프; 및 상기 복수의 램프의 하부에 각각 배치되어 상기 램프의 길이 방향을 따라 일정 간격 구분되는 복수의 구간별로 상기 램프를 구동시키는 복수의 램프 구동 PCB;를 포함하고, 상기 복수의 램프 구동 PCB에는 상기 복수의 구간마다 구비된 고전압 외부전극; 상기 고전압 외부전극의 양측에 일정 간격 이격되게 배치되는 제1 및 제2 기저전압 외부전극; 및 외부의 램프제어신호에 의해 상기 고전압 외부전극 각각에 고전압의 교류신호를 공급하는 복수의 스위치부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 백라이트 유닛 구동방법은,

복수의 램프와 상기 램프를 구동시키는 복수의 램프 구동 PCB를 포함하는 백라이트 유닛의 구동 방법에 있어서, 상기 램프는 길이 방향을 따라 복수의 구간으로 구분되며, 상기 복수의 구간중 방전되는 구간을 선택하는 단계; 상기 방전이 선택된 구간에 구비된 고전압 외부전극으로 고전압 교류신호가 공급되는 단계; 및 상기 고전압 외부전극과 연결된 스위치부에 램프제어신호의 듀티를 조절하여 해단 구 간의 휘도를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 램프를 복수의 구간으로 구분하여 구동할 수 있는 구조로써, 로컬 구동이 가능한 장점을 가진다. 따라서, 본 발명은 로컬 구동에 의해 백라이트 유닛의 소비전력을 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 램프의 길이방향으로 구분된 복수의 구간 중에 방전이 일어나지 않는 구간에 있어서, 해당 구간의 트랜지스터에 소스-드레인의 커패시턴스에 의해 트랜지스터가 턴-오프되더라도 해당 구간에 일정 전압이 고전압 외부전극에 공급되는 것을 억제하기 위해 방전방지 전극을 구비함으로써, 로컬 구동의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 직하 방식의 백라이트 유닛을 구비한 액정표시장치를 도시한 분해 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치는 영상이 디스플레이되는 액정표시패널(110)과, 상기 액정표시패널(110)의 하부에 배치되어 광을 제공하는 백라이트 유닛(120)을 포함한다.

액정표시패널(110)은 상세히 도시되지는 않았지만, 서로 대향하여 균일한 셀 갭이 유지되도록 합착된 박막 트랜지스터(TFT: thin film transistor) 기판 및 컬러필터 기판과, 상기 두 기판 사이에 개재된 액정층을 포함한다. 박막 트랜지스터 기판은 다수의 게이트 라인이 형성되고, 상기 다수의 게이트 라인과 교차하는 다수의 데이터 라인이 형성되며, 상기 게이트 라인과 데이터 라인의 교차영역에 박막 트랜지스터(TFT)가 형성된다.

백라이트 유닛(120)은 상면이 개구된 형태의 바텀커버(180)와, 상기 바텀커버(180) 상에 일정한 간격을 두고 배치된 복수의 램프들(150)과, 상기 램프들(150) 각각의 전극이 구비된 복수의 램프 구동 PCB(160)와, 상기 램프들(150) 상에 배치된 확산 플레이트(140) 및 광학 시트들(130)을 포함한다.

도면에는 도시되지 않았지만, 바텀커버(180) 상에는 바텀커버(180) 방향으로 진행하는 광을 액정표시패널(110) 방향으로 반사시키는 반사시트(미도시)를 더 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛(120)에 구비된 램프들(150)은 외부전극 형광램프(EEFL: External Electrode Flourscent Lamp)로써, 일반적인 외부전극 형광램프(EEFL)의 양끝단에 배치된 전극이 삭제된 구조로 이루어진다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 램프들(150)은 유리관, 유리관의 내부에 봉입된 수은가스 및 유리관 내벽면에 형성된 형광물질을 포함한다. 따라서, 램프들(150)의 전극은 램프 구동 PCB(160)에 구비된다.

본 발명의 램프 구동 PCB(160)의 구조와 램프(150)의 구동방법에 관해 도 2 및 도 3을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 램프와 램프 구동 PCB의 구조를 도시한 램프 및 램프 구동 PCB의 사시도이고, 도 3은 도2의 램프를 구동하는 방법을 설명 하기 위한 구동회로를 도시한 도면이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 램프(150)는 램프 구동 PCB(160) 상에 배치되며, 본 발명의 램프(150)는 제1 내지 제4 구간(S1 내지 S4)으로 나뉘어진다. 여기서, 본 발명에서는 램프(150)를 제1 내지 제4 구간(S1 내지 S4)으로 구분된 구조를 한정하여 설명하고 있지만, 4구간 미만 또는 5구간 이상으로 구분된 구조로 이루어질 수도 있다.

램프 구동 PCB(160)는 상기 램프(150)의 제1 구간(S1)에 고전압 교류신호가 공급되는 제1 고전압 외부전극(161a)과, 상기 제1 고전압 외부전극(161a)의 양측 방향으로 구비된 제1 및 제2 기저전압 외부전극(163a)을 포함한다. 즉, 제1 및 제2 기저전압 외부전극(163a)은 제1 구간(S1)으로 정의되는 램프(150)의 제1 구간(S1) 양끝단에 배치된다.

제1 고전압 외부전극(161a)과 제1 및 제2 기저전압 외부전극(163a)은 램프(150)의 하부에 배치되며, 상기 램프(150)의 하부면으로부터 측면 방향으로 상기 램프(150)의 외부면을 감싸는 반원통 구조로 이루어진다.

제1 고전압 외부전극(161a)은 제1 스위치부(167a)와 전기적으로 연결되며, 상기 제1 스위치부(167a)는 제1 및 제2 트랜지스터(T1, T2)를 포함하고, 상기 제1 및 제2 트랜지스터(T1, T2)는 소스가 서로 직렬로 연결된 구조로 이루어진다. 여기서, 제2 트랜지스터(T2)의 드레인은 전압원(Vs)과 연결된다. 제1 및 제2 트랜지스터(T1, T2)는 도 3의 다이오드(built in diode)를 참조하면, 서로 다른 방향성을 가진다.

제1 및 제2 트랜지스터(T1, T2)는 n타입 트랜지스터로 이루어진다.

제1 스위치부(167a)는 제1 제어신호(CS1)에 의해 제1 및 제2 트랜지스터(T1, T2)를 턴-온 또는 턴-오프시켜 제1 고전압 외부전극(161a)에 공급되는 전압원(Vs)으로부터의 고전압 교류신호를 제어하는 기능을 가진다.

또한, 제1 구간(S1)에는 제1 고전압 외부전극(161a)의 양측에 배치되어 제1 및 제2 트랜지스터(T1, T2)가 턴-오프된 상태에서도 트랜지스터의 소스-드레인 간의 커패시턴스로 인해 제1 고전압 외부전극(161a)에 일정 전압이 공급되어 제1 구간(S1)을 방전시키는 문제를 방지하기 위한 복수의 제1 방전방지 전극(165a)을 구비한다. 제1 방전방지 전극(165a)은 제1 고전압 외부전극(161a)의 인접한 양측에 배치됨으로써, 제1 고전압 외부전극(161a)에 공급되는 전압레벨을 조절하여 제1 구간(S1)의 방전을 소멸시킨다.

상기 복수의 제1 방전방지 전극(165a)는 제1 고전압 외부전극(161a)과 전기적으로 연결된 구조로 이루어진다.

제2 내지 제4 구간(S2 내지 S4) 각각은 제1 고전압 외부전극(161a), 제1 및 제2 기저전압 외부전극(163a)을 포함하는 제1 구간(S1)과 동일한 구조로써, 제2 내지 제4 고전압 외부전극(161b 내지 161d), 제3 내지 제8 기저전압 외부전극(163a 내지 163d) 및 제2 내지 제4 스위치부(167b 내지 167d)가 각각 구비된다. 또한, 제2 내지 제4 구간(S2 내지 S4)은 제1 구간(S1)의 구동 방식과 동일하게 구동된다.

따라서, 제2 스위치부(167b)는 제3 및 제4 트랜지스터(T3, T4)를 포함하고, 제2 제어신호(CS2)에 의해 제어된다. 제3 스위치부(167c)는 제5 및 제6 트랜지스 터(T5, T6)를 포함하고, 제3 제어신호(CS3)에 의해 제어된다. 제4 스위치부(167d)는 제7 및 제8 트랜지스터(T7, T8)를 포함하고, 제4 제어신호(CS4)에 의해 제어된다.

제1 내지 제4 제어신호(CS1 내지 CS4)는 해당 제1 내지 제4 구간(S1 내지 S4)의 로컬 구동을 위해 전압원(Vs)의 고전압 교류신호를 제1 내지 제4 고전압 외부전극(161a 내지 161d)으로 공급하기 위해 제1 내지 제8 트랜지스터(T1 내지 T8)를 제어하는 기능을 가진다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛은 램프(150)를 복수의 구간으로 구분하여 구동할 수 있는 구조로써, 로컬 구동이 가능한 장점을 가진다. 따라서, 본 발명은 로컬 구동에 의해 백라이트 유닛의 소비전력을 줄일 수 있다.

또한, 본 발명은 제1 내지 제4 구간(S1 내지 S4) 중에 방전이 일어나지 않는 구간에 있어서, 해당 구간의 트랜지스터의 턴-오프 시에 소스-드레인의 커패시턴스에 의해 일정 전압이 해당 구간의 고전압 외부전극에 공급되는 것을 억제하기 위해 방전방지 전극을 구비함으로써, 로컬 구동의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

도 4는 본 발명의 스위치부를 제어하는 제어신호의 듀티를 조절하여 해당 구간의 휘도를 제어하는 시뮬레이션 데이터이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛은 각각의 제1 내지 제4 구간(section 1 내지 section 4)의 제어신호(도3의 CS1 내지 CS4)의 듀티(duty)에 따른 휘도 변화를 나타낸다.

그래프를 참조하면, 제3 구간(section 3)은 제어신호(도3의 CS3)의 듀티(duty) 조절에 따라 휘도가 변경됨을 알 수 있다.

즉, 각각의 구간들을 방전시키는 제어신호(도3의 CS1 내지 CS4)의 듀티(duty)가 커질수록 해당 구간의 휘도를 크게 제어할 수 있다.

이상에서와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛은 서로 상이한 방향성을 가지는 복수의 트랜지스터를 포함하는 스위치부가 각각의 구간마다 배치되어 전압원으로부터의 고전압 교류신호를 고전압 외부전극에 공급하는 구조를 한정하여 설명하고 있지만, 스위치부의 회로구조에 있어서, 램프를 일정 구간별로 구동 시킬 수 있도록 제어할 수 있는 회로구조라면, 얼마든지 변경 가능할 것이다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 직하 방식의 백라이트 유닛을 구비한 액정표시장치를 도시한 분해 사시도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 램프와 램프 구동 PCB의 구조를 도시한 램프 및 램프 구동 PCB의 사시도이다

도 3은 도2의 램프를 구동하는 방법을 설명하기 위한 구동회로를 도시한 도면이다.

도 4는 본 발명의 스위치부를 제어하는 제어신호의 듀티를 조절하여 해당 구간의 휘도를 제어하는 시뮬레이션 데이터이다.

Claims (13)

1. 복수의 램프; 및

   상기 복수의 램프의 하부에 각각 배치되어 상기 램프의 길이 방향을 따라 일정 간격 구분되는 복수의 구간별로 상기 램프를 구동시키는 복수의 램프 구동 PCB;를 포함하고,

   상기 복수의 램프 구동 PCB에는 상기 복수의 구간마다 구비된 고전압 외부전극;

   상기 고전압 외부전극의 양측에 일정 간격 이격되게 배치되는 제1 및 제2 기저전압 외부전극; 및

   외부의 램프제어신호에 의해 상기 고전압 외부전극 각각에 고전압의 교류신호를 공급하는 복수의 스위치부를 포함하고,

   상기 고전압 외부전극과 인접한 영역에는 복수의 방전방지 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
2. 삭제
3. 제1 항에 있어서,

   상기 고전압 외부전극, 상기 제1 및 제2 기저전압 외부전극은 상기 램프의 하부면과 측면을 감싸는 반원통 구조인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
4. 제1 항에 있어서,

   싱기 스위치부는 서로 상이한 방향성을 가지는 제1 및 제2 트랜지스터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
5. 제4 항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 트랜지스터의 소스는 서로 직렬 연결된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
6. 제1 항에 있어서,

   상기 스위치부에 공급되는 상기 램프제어신호는 듀티(duty)에 따라 해당 구간의 휘도를 제어하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
7. 제1 항에 있어서,

   상기 고전압 외부전극은 상기 방전방지 전극과 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
8. 복수의 램프와 상기 램프를 구동시키는 복수의 램프 구동 PCB를 포함하는 백라이트 유닛의 구동 방법에 있어서,

   상기 램프는 길이 방향을 따라 복수의 구간으로 구분되며, 상기 복수의 구간중 방전되는 구간을 선택하는 단계;

   상기 방전이 선택된 구간에 구비된 고전압 외부전극으로 고전압 교류신호가 공급되는 단계; 및

   상기 고전압 외부전극과 연결된 스위치부에 램프제어신호의 듀티를 조절하여 해단 구간의 휘도를 제어하는 단계를 포함하고,

   상기 고전압 외부전극과 인접한 영역에는 복수의 방전방지 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛의 구동방법.
9. 제8 항에 있어서,

   상기 램프의 하부에 배치된 상기 램프 구동 PCB는 상기 복수의 구간마다 상기 고전압 외부전극과 복수의 기저전압 외부전극이 구비된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛의 구동방법.
10. 삭제
11. 제1 항에 있어서,

    상기 방전방지 전극은 고전압 외부전극의 인접한 양측에 배치되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
12. 제1 항에 있어서,

    상기 방전방지 전극은 고전압 외부전극에 공급되는 전압레벨을 조절하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
13. 제1 항에 있어서,

    상기 복수의 스위치는 입력되는 제어신호의 듀티를 조절하여 각 구간의 휘도를 가변시키는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.

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