KR101986694B1 - 조명 장치 및 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 조명 장치는, 평면형상으로 형성된 금속 베이스 기판과, 유기기판과, 상기 유기기판 위에 배열된 복수의 LED와, 상기 LED마다 대응해서 설치되며, 상기 LED로부터의 열이 전도되고, 상기 LED의 일방의 전극으로부터 스위치 소자를 통해서 전기적으로 접속되며, 상기 유기기판의 LED 실장면으로부터 상기 유기기판의 폭방향을 관통해서 반대측의 면으로부터 노출된 금속부재와, 상기 유기기판의 가장자리측에 설치된 LED 제어신호 단자와, 상기 유기기판의 가장자리측에 설치된 전압공급 단자를 가지고, 상기 금속 베이스 기판상에 대하여 탈부착 가능한 상태로 행방향 및 열방향으로 배열되며, 행방향 및 열방향으로 인접하는 것과의 사이에서 인접하는 LED 제어신호 단자 및 인접하는 전원공급 단자가 각각 접속된 복수의 LED 모듈과, 상기 금속 베이스 기판 위에 배열된 각 LED를 구동시키기 위한 구동부를 구비하고 있다.

Description

조명 장치 및 액정표시장치{ILLUMINATION DEVICE AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은, 조명 장치 및 액정표시장치에 관한 것이다.
종래, LED가 실장된 복수의 LED 기판이 액정 패널의 배면측에 나란하게 배열된 액정표시장치로서, 메인티넌스성(maintenance)의 악화 및 불필요한 스페이스의 발생을 방지할 수 있는 동시에, LED의 광의 누설이나 LED 기판으로부터의 불필요 복사의 누설을 방지하는 액정표시장치가 공개되어 있다(특허문헌 1 참조).
특허문헌 1의 액정표시장치의 LED 기판은, 백라이트용의 광원인 복수의 LED가 실장된 비교적 작은 기판이며, 액정 패널의 배면 측에 나란하게 배열된 상태로, 백라이트 섀시(backlight chassis)에 의해 유지(지지)되어 있다.
게다가, 백라이트 섀시와 섀시 트레이와의 사이에는, 시트형상의 전열부재(heat conductive member)가 끼워 유지된 상태로 유지되어 있다. 이것에 의해, LED 기판에서 발생한 열이 백라이트 섀시 및 섀시 트레이를 통해서 방열된다.
일본 특개 2010-60921호 공보
그러나, 특허문헌 1의 액정표시장치에 있어서는, 서로 이웃하는 LED 기판을 전기적으로 접속하기 위해서, 서로 이웃하는 LED 기판의 각각의 배면측에 기판간 접속부재를 설치할 필요가 있다. 이 때문에, LED 기판의 수에 따라서 기판간 접속부재가 필요하게 되어, LED의 메인티넌스가 번잡해지는 문제가 있다.
또, 백라이트 섀시와 섀시 트레이와의 사이에 시트형상의 전열부재가 설치되어 있으며, 비용이 높아진다는 문제가 있다.
본 발명은, 이러한 실정을 감안하여 제안된 것으로, 비용이나 수고를 들이지 않고, LED를 간단한 작업으로 교환할 수 있는 조명 장치 및 액정표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 관한 조명 장치는, 평면형상으로 형성된 금속 베이스 기판과, 유기(有機)기판과, 상기 유기기판 위에 배열된 복수의 LED와, 상기 LED마다 대응해서 설치되며, 상기 LED로부터의 열이 전도되고, 상기 LED의 일방의 전극으로 스위치 소자를 통해서 전기적으로 접속되며, 상기 유기기판의 LED 실장면으로부터 상기 유기기판의 폭방향을 관통해서 반대측의 면으로부터 노출된 금속부재와, 상기 유기기판의 가장자리측에 설치된 LED 제어신호 단자와, 상기 유기기판의 가장자리측에 설치된 전압공급 단자를 가지고, 상기 금속 베이스 기판상에 대하여 탈부착가능한 상태로 행방향 및 열방향으로 배열되어, 행방향 및 열방향으로 인접하는 것과의 사이에서 인접하는 LED 제어신호 단자 및 인접하는 전원공급 단자가 각각 접속된 복수의 LED 모듈과, 상기 금속 베이스 기판 위에 배열된 각 LED를 구동시키기 위한 구동부를 구비하고 있다.
본 발명에 관한 액정표시장치는, 복수의 화소가 배열된 액정 패널과, 상기 액정 패널에 대하여 광을 조사하는 상기 조명 장치를 구비하고 있다.
본 발명에 의하면, 비용이나 수고를 들이지 않고, LED를 간단한 작업으로 교환할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 실시 형태에 관한 백라이트 장치의 정면도이다.
도 2는, 백라이트 장치로부터 각 LED 모듈 및 제어 회로를 제거했을 때에 나타나는 알루미늄 베이스 기판의 정면도이다.
도 3은, LED 모듈의 LED 실장면측(표면측)의 사시도이다.
도 4는, LED 모듈의 LED 실장면의 반대측(이면측)의 사시도이다.
도 5는, LED 모듈의 이면측에 다층기판이 설치된 상태를 나타내는 도면이다.
도 6은, LED 모듈의 단면도이다.
도 7은, LED 모듈의 이면측에 절연 커버가 설치된 상태를 나타내는 도면이다.
도 8은, LED 모듈의 단면도이다.
도 9는, 원형상 볼록형접속부가 원형상 오목부에 끼워 넣어진 상태의 LED 모듈 및 알루미늄 베이스 기판의 단면도이다.
도 10A는, 전면 변조형의 백라이트 장치를 나타내는 도면이다.
도 10B는, 영역별 변조형의 백라이트 장치를 나타내는 도면이다.
도 10C는, 본 실시 형태의 백라이트 장치를 나타내는 도면이다.
도 11은, 백라이트 장치를 이용한 액정표시장치의 기능적인 구성을 나타내는 블록도이다.
도 12는, LED가 배열된 LED 모듈을 간략 표시한 도면이다.
도 13은, LED 모듈이 배열된 백라이트 장치를 간략 표시한 도면이다.
도 14는, 1개의 LED에 대하여 광이 조사되는 64개의 픽셀을 나타내는 도면이다.
도 15는, LED 모듈의 상세한 회로 구성을 나타내는 도면이다.
도 16은, 최대 휘도검출부의 동작을 설명하는 도면이다.
도 17은, 제2의 실시 형태의 LED 모듈의 회로도이다.
도 18은, 센서 모듈의 사시도이다.
도 19는, 센서 모듈의 단면도이다.
도 20은, 센서 모듈의 회로도이다.
도 21은, 무선 LAN 모듈의 사시도이다.
도 22는, 무선 LAN 모듈의 단면도이다.
도 23은, 무선 LAN 모듈의 회로도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서 상세하게 설명한다.
[제1 실시 형태]
도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 백라이트 장치(1)의 정면도이다. 백라이트 장치(1)는, 복수의 LED(Light Emitting Diode: 발광 다이오드)(22)가 실장되어 행방향 및 열방향(매트릭스 형상)으로 배열된 복수의 LED 모듈(10)과, 행방향의 LED의 구동을 제어하는 제어회로(11)와, 열방향의 LED의 구동을 제어하는 제어회로(12)를 구비하고 있다.
백라이트 장치(1)에서는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 96장의 LED 모듈(10)이 후술하는 알루미늄 베이스 기판(13) 위에 기계적·전기적으로 접속되어 있다. LED 모듈(10)은, 알루미늄 베이스 기판(13)에 대하여 탈부착가능하게 구성되어 있다. 한편, LED 모듈(10)의 수는 특히 한정되는 것이 아니다.
도 2는, 도 1에 나타내는 백라이트 장치(1)로부터 각 LED 모듈(10) 및 제어회로(11, 12)를 제거했을 때에 나타나는 알루미늄 베이스 기판(13)의 정면도이다. 알루미늄 베이스 기판(13)에는, 행방향 및 열방향으로 배열된 원형상 오목부(circular dent, 13a)가 형성되어 있다. 각 원형상 오목부(13a)는, LED 모듈(10)에 설치된 원형상 볼록형접속부(circular bump-like connection part, 24)(상세는 후술한다)가 끼워넣어질 수 있는 크기로 형성되어 있다.
알루미늄 베이스 기판(13)은, 평판형상으로 형성되어 있다. 알루미늄 베이스 기판(13)과 각 LED 모듈(10)과의 위치 맞춤은, 알루미늄 베이스 기판(13)의 원형상 오목부(13a)에 LED 모듈(10)의 원형상 볼록형접속부(24)를 끼워 넣는 것만으로 족하다.
도 3은, LED 모듈(10)의 LED 실장면측(표면측)의 사시도이다. LED 모듈(10)은, 평판형상으로 형성된 유기기판(21)과, 유기기판(21) 위에 설치된 1개 이상(본 실시 형태에서는 9개)의 LED(22)를 가지고 있다. LED 모듈(10)의 세로 및 가로의 사이즈는, 모두 예를 들면 2인치를 상정하고 있지만, 백라이트 장치(1)의 크기에 따라서 적절히 변경가능하다.
유기기판(21) 위에서는, 9개의 LED(22)가 행방향 및 열방향에 대하여 균등간격이 되도록 배열되어 있다. 본 실시 형태에서는, 유기기판(21)에는 9개의 LED(22)가 설치된 경우에 대해서 설명한다. 단, LED(22)의 개수는, 8개 이하이어도 10개 이상이어도 좋으며, 특히 한정되는 것이 아니다. 또, 유기기판(21) 위의 LED(22)의 개수는, LED(22) 단체(單體)의 휘도, 백라이트 장치(1)가 필요로 하는 휘도, 광량(光量) 면적에 따라서 결정된다. LED(22)는, 각각 독립해서 구동 가능하며, 각각 휘도, 발광 시간, 발광 타이밍의 조정이 가능하다.
도 4는, LED 모듈(10)의 LED 실장면의 반대측(이면측)의 사시도이다. LED 모듈(10)은, 이면측에 있어서, 도 3에 나타내는 LED(22)의 일방의 전극 측에 접속된 전극 알루미늄편(aluminum pieces, 23)과, 유기기판(21)의 이면 위에 설치된 원통부(cylinder members, 24)와, 유기기판(21)의 각 변의 단부에 설치된 인터페이스 내부단자(25)를 가지고 있다.
전극 알루미늄편(23)은, 전계효과 트랜지스터(FET) 및 마이크로 범프(micro bumps, 22a)(후술하는 도 6 참조)를 통하여, LED(22)의 음극(負極)에 전기적으로 접속되어 있다. 또, 전극 알루미늄편(23)은, LED(22)로부터의 열을 외부에 방출하는 동시에, 그라운드 전위(ground potential)인 알루미늄 베이스 기판(13)에 접속된 경우에는 그라운드 전위가 된다.
원통부(24)는, 유기기판(21)의 이면에 각각 4개 설치되어 있다. 원통부(24)의 지름은, 도 2에 나타낸 알루미늄 베이스 기판(13)의 원형상 오목부(13a)의 지름보다 작게 형성되어 있다.
인터페이스 내부단자(25)는, 유기기판(21)의 4변의 단부에 각각 예를 들면 5개씩 설치되어 있다. 인터페이스 내부단자(25)는, 인접하는 LED 모듈(10)과 전기적으로 접속하기 위한 인터페이스 기능을 가지고 있고, 예를 들면, 제어선 접속, 전원선 접속, 예비단자(spare terminals)의 역할을 가지고 있다.
도 5는, 도 4에 나타낸 LED 모듈(10)의 이면(裏面)측에 다층기판(26)이 설치된 상태를 나타내는 도면이다. 도 6은, 도 5에 나타내는 LED 모듈(10)의 단면도이다. 동(同) 도에 나타내는 바와 같이, 유기기판(21)은, 배선(28)을 가진다. 유기기판(21)의 이면에는, 배선(28)을 가지는 다층기판(26)이 설치되어 있다. LED(22)는, 마이크로 범프(22a)를 통하여, 배선(28) 또는 전극 알루미늄편(23)에 접속되어 있다.
도 7은, 도 5에 나타낸 LED 모듈(10)의 이면측에 절연 커버(27)가 설치된 상태를 나타내는 도면이다. 도 8은, 도 7에 나타내는 LED 모듈(10)의 단면도이다. LED 모듈(10)은, 도 7 및 도 8에 나타내는 바와 같이, 전극 알루미늄편(23)을 제외하고, 이면측이 덮여진 절연 커버(27)와, 복수의 인터페이스 외부단자(29)를 구비하고 있다. 각 인터페이스 외부단자(29)는, 각 인터페이스 내부단자(25)에 각각 접속되어 있다.
즉, 인터페이스 외부단자(29)는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 배선(28)을 통하여, 절연 커버(27)를 관통해서 또는 걸쳐서, 인터페이스 접점(25)에 접속되어 있다. 이것에 의해, 각 LED 모듈(10)이 알루미늄 베이스 기판(13) 위에 배열되면, 서로 이웃하는 인터페이스 외부단자(29)끼리가 전기적으로 접속되며, 행방향 및 열방향의 인접하는 LED 모듈(10) 사이에서 제어선, 전원선이 접속된다.
도 5에 나타낸 원통부(24)에 절연 커버(27)가 덮이면, 도 7 및 도 8에 나타내는 바와 같이, 원형상 볼록형접속부(24a)가 형성된다. 원형상 볼록형접속부(24a)는, 도 2에 나타내는 알루미늄 베이스 기판(13)의 원형상 오목부(13a)에 끼워 넣을 수 있는 크기로 형성되어 있다. 그리고, 원형상 볼록형접속부(24a)가 원형상 오목부(13a)에 끼워 넣어짐으로써, LED 모듈(10)과 알루미늄 베이스 기판(13)의 위치 맞춤이 가능해진다.
도 9는, 원형상 볼록형접속부(24a)가 원형상 오목부(13a)에 끼워 넣어진 상태의 LED 모듈(10) 및 알루미늄 베이스 기판(13)의 단면도이다.
원형상 볼록형접속부(24a)가 원형상 오목부(13a)에 끼워 넣어지면, 전극 알루미늄편(23)이 알루미늄 베이스 기판(13)에 접속된다. 이것에 의해, LED(22)에서 발생된 열은, 마이크로 범프(22a)를 통하여, 전극 알루미늄편(23)을 전도해서 알루미늄 베이스 기판(13)으로 방출된다. 또, LED(22)의 일방의 전극은, 미도시의 전계효과 트랜지스터(FET)를 통해서 접지된다.
이상과 같이, 백라이트 장치(1)는, 알루미늄 베이스 기판(13)에 대하여 탈부착가능한 복수의 LED 모듈(10)을 구비하고 있다. 이것에 의해, 임의의 LED(22)가 파손된 경우라도, 파손된 LED(22)를 포함하는 LED 모듈(10)만을 교환하면 되므로, 백라이트 장치(1)의 메인티넌스가 용이하게 되어, 제품 수율이 향상한다. 또, 백라이트 장치(1)는, 저렴하게 대량생산이 가능한 LED 모듈(10)을 배열함으로써, 제조 비용을 억제할 수 있다.
도 10A는 전면 변조형(globally-modulated)의 백라이트 장치, 도 10B는 영역별 변조형(locally-modulated)의 백라이트 장치, 도 10C는 본 실시 형태의 백라이트 장치를 나타내는 도면이다.
전면 변조형의 백라이트 장치는, 단부에 광원인 LED를 배열하고, 밝기를 화면 전체에서 변조한다. 전면 변조형의 백라이트 장치는, LED를 단부에 설치하기 때문에 박형화하기 쉬워, 휴대전화나 차량용 디스플레이 등의 소형의 액정표시장치에 사용된다.
영역별 변조형의 백라이트 장치는, LED를 화면 전체(2차원 형상)에 배열하고, LED의 밝기를 화면의 영역마다 변조한다. 영역별 변조형의 백라이트 장치는, 화면의 영역마다 LED의 밝기를 치밀하게 변조할 수 있기 때문에, 전면 변조형에 비해 콘트라스트의 개선 효과가 높고, TV와 같은 대형의 액정표시장치에 사용된다.
이에 대하여, 본 실시 형태의 백라이트 장치(1)는, 영역 변조형이며, 또한, 복수의 LED가 실장된 LED 모듈(10)이 탈부착가능하게 구성되어 있다. 이 때문에, 본 실시 형태의 백라이트 장치(1)는, 종래의 전면 변조형에 비해서 콘트라스트의 개선 효과가 높고, 게다가, 종래의 영역 변조형에 비해서 제품 수율을 향상시킬 수 있다. 게다가, 백라이트 장치(1)는, 도 3 내지 도 9에서 설명된 LED 모듈(10)을 2차원 형상으로 배열함으로써, 두께가 5mm이하가 되어, 종래에 비해서 박형화되어 있다.
또, LED 모듈(10)은, LED(22)에서 발생된 열을, 전극 알루미늄편(23)을 통해서 알루미늄 베이스 기판(13)에 방출할 수 있으므로, LED(22)의 내구성을 향상시킬 수 있다. 　
상기한 바와 같이 구성된 백라이트 장치(1)는 다음에 나타내는 구성의 액정표시장치에 적용된다.
도 11은, 백라이트 장치(1)를 이용한 액정표시장치(50)의 기능적인 구성을 나타내는 블록도이다.
액정표시장치(50)는, 입력되는 동영상(video)의 화상 데이터를 디코딩하는 동영상 디코딩부(51)와, 소정 픽셀마다 최대 휘도를 검출하는 최대 휘도검출부(52)와, 화상 데이터를 일시적으로 기억하는 프레임 버퍼(frame buffer, 53)와, 프레임 버퍼(53)에 기억된 화상 데이터에 근거하여 액정 패널(55)을 구동하는 액정 패널 구동부(54)와, 화상을 표시하는 액정 패널(55)과, 백라이트 장치(1)를 구동하는 백라이트 구동부(60)와, 액정 패널(55)에 광을 조사하는 백라이트 장치(1)를 구비하고 있다. 한편, 도 11에서는 명시하고 있지 않지만, 액정 패널(55) 및 백라이트 장치(1)는 동기(同期)하고 있다.
도 12는, LED(22)가 배열된 LED 모듈(10)(도 3)을 간략 표시한 도면이다. 여기에서는, LED(22)가 ○ 표시된다. 행방향의 LED(22)는 로우선(row line, ROW)으로 접속되며, 열방향의 LED(22)는 컬럼선(column line, COL)으로 접속되어 있다.
도 13은, LED 모듈(10)이 배열된 백라이트 장치(1)를 간략 표시한 도면이다. 이하, 백라이트 장치(1)에 있어서는, 동(同)도에 나타내는 바와 같이, 컬럼선(COL)은 왼쪽에서 오른쪽으로 순서대로, COL0, COL1, COL2…으로 표기하고, 로우선(ROW)은 위에서 아래로 순서대로, ROW0, ROW1, ROW2…로 표기한다. 한편, LED(22)의 휘도는, 후술하는 커패시터(C)의 전압을 바꿈으로써 변경가능하다. 한편, 동일한 로우선(ROW) 위에 있는 커패시터(C)의 전압은, 일괄해서 변경(갱신)된다.
도 14는, 1개의 LED(22)에 대하여 광이 조사되는 64개의 픽셀을 나타내는 도면이다. 액정 패널(55)의 각 픽셀은, 백라이트 장치(1)의 각 LED(22)에 비해, 고밀도·고해상도이다. 이 때문에, 1개의 LED(22)는, 액정 패널(55)의 복수(예를 들면 64개(= 8행 8열))의 픽셀에 대하여, 광을 조사한다. 한편, 1개의 LED(22)로부터 광이 조사되는 픽셀의 수는, 64개로 한정되는 것이 아니고, 기타의 수라도 좋다.
(LED 모듈(10)의 회로 구성)
도 15는, LED 모듈(10)의 상세한 회로 구성을 나타내는 도면이다.
LED 모듈(10)은, 도 15에 나타내는 바와 같이, 행방향 및 열방향으로 각각 3개씩 배열된 LED(22)와, 세로방향으로 배선된 3개의 컬럼선(COL1∼COL3)과, 가로방향으로 배선된 3개의 로우선(ROW1∼ROW3)과, 스위치 소자인 전계효과 트랜지스터(FET)(26, 27)와, LED(22)의 휘도에 따른 전하가 축적되는 커패시터(C)를 구비하고 있다.
컬럼선(COL1∼COL3)은, LED(22)의 휘도에 따른 신호가 전송되는 아날로그 신호선이며, 도 1에 나타내는 제어회로(12)에 접속되어 있다. 로우선(ROW1∼ROW3)은, 주사(走査) 대상이 되는 열(列)을 특정하는 신호가 전송되는 디지털 신호선이며, 도 1에 나타내는 제어회로(11)에 접속되어 있다. 그리고, 컬럼선(COL1∼COL3) 및 로우선(ROW1∼ROW3)이 구동되면, LED(22)는, 제어된 휘도로 발광한다.
(LED(22)의 배선 구성)
다음으로, 로우선(ROW1) 및 컬럼선(COL1)에 의해 구동되는 LED(22)의 배선 구성에 대해서 설명한다. 한편, 상세한 설명은 생략하지만, 다른 LED(22)도 동일하게 배선되어 있다.
LED(22)의 애노드(anode)에는 저항(R)을 통해서 전원 전압(VCC)이 인가된다. LED(22)의 캐소드(cathode)는, 전계효과 트랜지스터(FET)(26)의 드레인에 접속되어 있다. FET(26)의 소스는 접지되어 있다. FET(26)의 게이트는, 콘덴서(C)를 통해서 접지되어 있는 동시에, FET(27)의 소스에 접속되어 있다. FET(27)의 게이트는 로우선(ROW1)에 접속되며, FET(27)의 드레인은 컬럼선(COL1)에 접속되어 있다.
(LED(22)의 구동 제어)
이상과 같이 구성된 LED 모듈(10)에서는, LED(22)는 다음과 같이 구동된다. 여기에서는, 컬럼선(COL1) 및 로우선(ROW1)에 의해 구동되는 LED(22)(도 15의 좌상의 LED(22))에 대해서 설명한다.
최초로, 컬럼선(COL1)에, LED(22)의 휘도에 따른 전압(아날로그 신호)이 인가된다.
다음으로, 로우선(ROW1)이 H레벨(논리 1)이 된다. 이것에 의해, FET(27)가 온이 되고, 로우선(ROW1)으로부터 커패시터(C)에 전하가 축적되며, 커패시터(C)에는 소정 전압이 인가된다.
그리고, 로우선(ROW1)이 L레벨(논리 0)이 되면, FET(27)가 오프가 되어, 커패시터(C)는 컬럼선(COL1)으로부터 차단된다. 이 때문에, 그 후, 로우선(ROW1)의 전압이 변동해도, 커패시터(C)의 전압은 일정 기간 유지된다. FET(26)는, 커패시터(C)의 전압에 따른 전류를 게이트로부터 드레인으로 흐르게 하므로, 커패시터(C)의 전압에 따라서 LED(22)의 휘도가 제어된다.
따라서, 예를 들면, 컬럼선(COL0, COL1, COL2···)의 전압값이 순차 V0, V1, V2…로 설정되고, 그 다음에, 로우선(ROW0)의 전압값이 L레벨로부터 H레벨, H레벨로부터 L레벨로 설정되면, 로우선(ROW0)에 대응하는 각 커패시터(C)의 전압값이 일괄해서 V0, V1, V2…로 설정된다. 이 결과, 로우선(ROW0)에 대응하는 각LED(22)의 휘도가 일괄해서 변경된다.
그 후, 로우선(ROW1, ROW2, ROW3, ···)의 순서대로 전압이 갱신되어도 좋고, 로우선(ROW1, ROW3, ROW2, ROW4···)의 순서(인터레이스, interlace)대로 전압이 갱신되어도 좋다.
또한, 도 15에서는, 컬럼선(COL1)이 LED(22)의 휘도를 제어하고, 로우선(ROW1)이 발광해야 할 LED(22)(의 행)을 선택했지만, 로우선(ROW1)이 LED(22)의 휘도를 제어하고, 컬럼선(COL1)이 발광해야 할 LED(22)(의 행)을 선택하는 구성으로 해도 좋다.
(액정표시장치(50)의 동작)
이상과 같이 구성된 액정표시장치(50)는 다음과 같이 동작한다.
도 11에 나타내는 동영상 디코딩부(51)는, 입력되는 동영상의 화상 데이터를 디코딩한다. 최대 휘도검출부(52)는, 동영상 디코딩부(51)에 의해 디코딩된 화상 데이터의 64개의 픽셀로부터 최대 휘도를 검출한다.
도 16은, 최대 휘도검출부(52)의 동작을 설명하는 도면이다.
최대 휘도검출부(52)는, 내부 RAM 상에 LED(22)의 개수(個數)분의 정수(整數) 배열(휘도 레벨)을 격납하는 격납 영역을 가진다. 최대 휘도검출부(52)는, 64개의 픽셀마다 최대 휘도를 검출하고, 최대 휘도를 격납 영역에 격납한다. 즉, 최대 휘도검출부(52)는, 픽셀 열이 되는 휘도(Y1, Y2, ···)가 입력되면, 입력된 휘도와 격납 영역에 격납된 휘도를 비교하며, 입력된 휘도가 격납된 휘도보다 큰 경우에, 입력된 휘도를 격납(갱신)한다.
구체적으로는, 최대 휘도검출부(52)는, 64개의 각 픽셀에 대해서, 휘도(Y1, Y2, ···, Y64) 중에서 최대 휘도(Y)를 검출하고, 최대 휘도(Y)를 격납 영역(1)에 격납한다. 마찬가지로, 최대 휘도검출부(52)는, 다음의 64개의 각 픽셀에 대해서, 휘도(Y65, Y66, ···, Y128) 중에서 최대 휘도(Y)를 검출하고, 최대 휘도(Y)를 격납 영역(2)에 격납한다. 그리고, 최대 휘도검출부(52)는, 각 픽셀의 휘도(Y1, Y2, ···)에 대해서는 그대로 프레임 버퍼(53)에 출력하는 동시에, 격납 영역(1, 2, ···)에 격납된 각 휘도에 대해서는 백라이트 구동부(60)에 출력한다.
그 결과, 1프레임이 종료하면, 격납 영역(1, 2.… )에는 각 LED(22)의 최대 휘도가 격납되며, 이 휘도가 백라이트 구동부(60)로 출력된다. 그리고, 프레임 주사 개시시에는, 격납 영역의 휘도가 0으로 초기화된다.
백라이트 구동부(60)는, 도 11에 나타내는 바와 같이, 백라이트 장치(1)의 로우선(ROW)을 구동하는 로우구동부(61)와, 백라이트 장치(1)의 컬럼선(COL)을 구동하는 컬럼구동부(62)와, 리니어 보정(linear correction)하기 위한 리니어 보정 테이블(63)과, 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 D/A변환부(64)와, 복수의 샘플홀드(sample hold, S/H)회로(65)를 구비하고 있다.
로우구동부(61)는, 최대 휘도검출부(52)에서 검출된 최대 휘도 및 구동 타이밍에 근거하여, 백라이트 장치(1)의 제어회로(12)(컬럼선(COL))을 구동한다.
컬럼구동부(62)는, 리니어 보정 테이블(63)을 참조하여, 최대 휘도검출부(52)로부터 출력된 최대 휘도를 디지털 신호의 전압으로 변환해서 D/A변환부(64)로 출력한다. 여기에서, 휘도와 전압의 관계는 선형적(리니어)이 아니기 때문에, 휘도와 전압의 관계를 미리 정의해 놓을 필요가 있다. 따라서, 리니어 보정 테이블(63)은, 휘도와 전압의 관계를 미리 정의한 테이블 데이터를 기억하고 있다. 컬럼구동부(62)는, 이 테이블 데이터에 기초하여, 최대 휘도에 대응하는 전압을 읽어내고, 읽어낸 전압을 출력한다.
D/A변환부(64)는, 컬럼구동부(62)로부터 출력된 디지털 신호(전압값)를 아날로그 신호(전압값)로 변환하고, 변환완료된 전압을 각 S/H회로(65)에 출력한다. 이때, D/A변환부(64)는, 백라이트 장치(1)의 각 컬럼선(COL)을 구동하는 전압을 시계열로 연속적으로 출력한다.
S/H회로(65)는, 백라이트 장치(1)의 컬럼선(COL)의 수에 대응하는 수만큼 설치되어 있다. 각 S/H회로(65)는, 대응하는 컬럼선(COL)을 구동할 때에, D/A변환부(64)로부터 출력된 전압을 각각 독자적인 타이밍으로 유지(홀드)하고, 유지한 전압을 대응하는 컬럼선(COL)(제어 회로(11))으로 출력한다.
여기서, D/A변환부는 고가이며, 백라이트 장치(1)의 각 컬럼선(COL)에 대하여 전용의 D/A변환부를 설치하면 비용이 든다. 따라서, D/A변환부(64)가 시계열적으로 각 컬럼선(COL)의 전압을 출력하고, 각 컬럼선(COL)에 대응하는 S/H회로(65)가 적절한 타이밍으로 D/A변환부(64)로부터의 전압을 유지해서 출력한다. 이것에 의해, 각 컬럼선(COL)에 각각 전용의 D/A변환부(64)를 설치하지 않고, 컬럼선(COL)을 구동하는 것이 가능해진다.
이상과 같이, 백라이트 장치(1)는, 1개의 LED(22)에 대응하는 복수의 픽셀 중에서 최대 휘도를 검출하고, 이 최대 휘도가 되도록 LED(22)를 구동한다. 이것에 의해, 백라이트 장치(1)는, 액정 패널(55)에 대하여, 그 휘도에 따른 최적인 밝기를 조사할 수 있다.
종래의 백라이트 장치는, 전체적으로 어두운 화면 중에 휘도가 높은 부분이 복수 있는 것과 같은 경우, 예를 들면 어두운 밤 하늘에 별이 빛나고 있는 경우에는, 화면 전체적인 휘도 평균이 낮아지므로, 화면 전체가 어두워지며, 별의 밝기가 불충분해지는 문제가 있었다.
이에 대하여, 본 실시 형태의 백라이트 장치(1)는, 대응하는 복수의 픽셀의 최대 휘도가 되도록 LED(22)의 밝기를 제어함으로써, 화면 전체를 어둡게 하면서, 별의 부분만의 휘도를 높게 할 수 있으며, 예쁜 별하늘을 표시하는 것이 가능하게 된다.
또, 백라이트 장치(1)는, 각 컬럼선(COL)에 각각 대응하는 S/H회로(65)를 구비하고, 각 S/H회로(65)가 각 컬럼선(COL)의 전압을 샘플홀드함으로써, 각 컬럼선(COL)에 각각 전용의 D/A변환부(64)를 설치할 필요가 없어져, 저렴한 회로 구성으로 LED(22)를 구동할 수 있다.
또한, 최대 휘도검출부(52)는, 64개의 픽셀 중에서 최대 휘도를 검출했지만, 예를 들면, 64개의 픽셀 중에 휘도 레벨이 소정값 이상(예를 들면 상한의 95% 이상)의 것이 있으면, 최대 휘도에 한하지 않고, 소정값 이상의 임의의 휘도를 검출해도 좋다. 이 소정값은, 95% 이상에 한하지 않고, 액정표시장치(50)의 환경(밝기)에 따라서 적당히 변경가능하다.
상술한 백라이트 장치(1)는, 아날로그 신호의 레벨에 따라서 LED(22)의 휘도를 제어하는 아날로그 방식을 채용하고 있지만, 기타, 디지털 신호 방식, 예를 들면 디지털 신호의 듀티(duty)비에 따라서 LED(22)의 휘도를 제어하는 PWM(Pulse Width Modulation)제어를 채용해도 좋다. 이것에 의해, 백라이트 장치(1)는, LED(22)에 필요한 시간만큼 통전(通電)하면 되어, 전력 소비를 억제할 수 있다.
본 발명은, 상기 실시 형태의 백라이트 장치에 한정되는 것이 아니고, 제2의 실시 형태에 나타내는 바와 같이, 일반적인 조명 장치로서도 적용가능하다.
[제2 실시 형태]
다음에, 본 발명의 제2실시 형태에 대해서 설명한다. 한편, 제1의 실시 형태와 동일한 부위에 대해서는 동일한 부호를 붙이고, 중복된 설명은 생략한다.
제2의 실시 형태에 관한 조명 장치는, 도 1에 나타내는 백라이트 장치(1)와 거의 동일하게 구성되어 있지만, 제1의 실시 형태와 달리, 실내 또는 옥외에 설치되는 것이다. 이하, 본 실시 형태에서는, 주로, 제1의 실시 형태와 다른 점에 대해서 설명한다.
제2의 실시 형태에 관한 조명 장치는, 1개의 LED 모듈(10)이 파손되어도, 파손된 LED 모듈(10)에 인접하는 LED 모듈(10)에 전원 전압이 계속해서 공급되도록, 다음과 같은 LED 모듈(10)을 가지고 있다.
도 17은, 제2의 실시 형태의 LED 모듈(10)의 회로도이다. 제2의 실시 형태의 LED 모듈(10)은, 도 15와 거의 동일하게 구성되어 있으며, 게다가, 행방향 전압공급선(V1)과, 열방향 전압공급선(V2)을 가지고 있다. 행방향 전압공급선(V1)과 열방향 전압공급선(V2)은, LED 모듈(10) 내부에서 접속되어 있다. 구체적으로는, 수평방향 전원공급선(V1) 및 열방향 전원공급선(V2)은, 후술하는 도 19 및 도 22의 다층기판(26) 내에 설치되어 있다.
행방향 전압공급선(V1)은, LED 모듈(10)의 행방향의 일단측(인터페이스 내부단자(25))으로부터 행방향의 타단측(인터페이스 내부단자(25))까지 접속되어 있다. 열방향 전압공급선(V2)은, LED 모듈(10)의 열방향의 일단측(인터페이스 내부단자(25))으로부터 열방향의 타단측(인터페이스 내부단자(25))까지 접속되어 있다.
LED 모듈(10) 내의 각 저항(R)의 일단측(LED(22)에 접속되어 있지 않은 측)은, 열방향 전압공급선(V2)에 접속되어 있다. 이 때문에, LED 모듈(10) 내의 각 저항(R)에는 전압(VCC)이 인가된다. 한편, 각 저항(R)의 일단측은, 열방향 전압공급선(V2)이 아니라, 행방향 전압공급선(V1)에 접속되어도 좋다.
따라서, LED 모듈(10)은, 인접하는 LED 모듈(10)로부터 전원 전압(VCC)이 공급되면, LED 모듈(10) 내의 각 저항(R)에 전원 전압(VCC)을 인가한다. 게다가, LED 모듈(10)은, 인접하는 다른 3개의 LED 모듈(10)에 대하여 각각 전원 전압(VCC)을 공급한다.
또, 본 실시 형태의 조명 장치는, 대상물을 조명할 뿐만 아니라, 대상물을 촬영하는 기능, 및 촬영 정보를 무선통신하는 기능을 가지고 있다. 본 실시 형태의 조명 장치는, 대상물을 촬영하는 기능을 실현하기 위해서, 센서 모듈(70)을 가지고 있다.
도 18은, 센서 모듈(70)의 사시도이다. 도 19는, 센서 모듈(70)의 단면도이다. 센서 모듈(70)은, LED 모듈(10)과 동일한 크기이며, LED 모듈(10)과 마찬가지로, 알루미늄 베이스 기판(13)에 대하여 탈부착 가능하다. 이 때문에, 본 실시 형태에서는, 제1의 실시 형태에 관한 조명 장치에 설치된 1개 이상의 LED 모듈(10)이 센서 모듈(70)로 치환되어 있다.
센서 모듈(70)은, 도 9와 거의 동일하게 구성되어 있지만, 도 9에 나타내는 LED(22) 대신에, 도 19에 나타내는 바와 같이, CMOS센서(71) 및 후드(hoods, 72)를 가지고 있다.
CMOS센서(71)는, 마이크로 범프(22a)를 통하여, 전극 알루미늄편(23)에 접속되어 있다. 이 때문에, CMOS센서(71)에서 발생되는 열은, 마이크로 범프(22a), 전극 알루미늄편(23) 및 알루미늄 베이스 기판(13)을 경유해서 외부로 방출된다.
후드(72)는, CMOS센서(71)의 단부를 둘러싸도록 유기기판(21) 위에 배치되어 있다. 이것에 의해, 센서 모듈(70)의 주위에 있는 LED 모듈(10)로부터의 광이, CMOS센서(71)로 들어가지 않게 된다.
도 20은, 센서 모듈(70)의 회로도이다. 센서 모듈(70)은, CMOS센서(71)와, 행방향 전압공급선(V3)과, 열방향 전압공급선(V4)을 가지고 있다. 행방향 전압공급선(V3)과 열방향 전압공급선(V4)은, 센서 모듈(70) 내부에서 접속되어 있다.
행방향 전압공급선(V3)은, 센서 모듈(70)의 행방향의 일단측(인터페이스 내부단자(25))으로부터 행방향의 타단측(인터페이스 내부단자(25))까지 접속되어 있다. 열방향 전압공급선(V4)은, 센서 모듈(70)의 열방향의 일단측(인터페이스 내부단자(25))으로부터 열방향의 타단측(인터페이스 내부단자(25))까지 접속되어 있다.
CMOS센서(71)는, 열방향 전원공급선(V4)에 접속되어 있다. 한편, CMOS센서(71)는, 열방향 전압공급선(V4)이 아니라, 행방향 전압공급선(V3)에 접속되어도 좋다. 그리고, CMOS센서(71)는, 대상물로부터의 광에 따른 화상신호를 생성하고, 이 화상신호를, 인터페이스 내부단자(25)를 통해서 출력한다.
따라서, 센서 모듈(70)은, 인접하는 LED 모듈(10)로부터 전원 전압(VCC)이 공급되면, 센서 모듈(70) 내의 CMOS센서(71)에 전원 전압(VCC)을 인가한다. 게다가, 센서 모듈(70)은, 인접하는 다른 3개의 LED 모듈(10)에 대하여 각각 전원 전압(VCC)을 공급한다.
게다가, 본 실시 형태의 조명 장치는, 무선통신하는 기능을 실현하기 위해서, 무선 LAN 모듈(80)을 가지고 있다.
도 21은, 무선 LAN 모듈(80)의 사시도이다. 도 22는, 무선 LAN 모듈(80)의 단면도이다. 무선 LAN 모듈(80)은, LED 모듈(10)과 동일한 크기이며, LED 모듈(10)과 마찬가지로, 알루미늄 베이스 기판(13)에 대하여 탈부착 가능하다. 이 때문에, 본 실시 형태에서는, 제1의 실시 형태에 관한 조명 장치에 설치된 1개 이상의 LED 모듈(10)이 무선 LAN 모듈(80)로 치환되어 있다.
무선 LAN 모듈(80)은, 도 9와 거의 동일하게 구성되어 있지만, 도 9에 나타내는 LED(22) 대신에, 도 22에 나타내는 바와 같이, 무선 LAN 칩(wireless LAN chip, 81)을 가지고 있다.
무선 LAN 칩(81)은, 마이크로 범프(22a)를 통하여, 전극 알루미늄편(23)에 접속되어 있다. 이 때문에, 무선 LAN 칩(81)에서 발생되는 열은, 마이크로 범프(22a), 전극 알루미늄편(23) 및 알루미늄 베이스 기판(13)을 경유해서 외부로 방출된다.
도 23은, 무선 LAN 모듈(80)의 회로도이다. 무선 LAN 모듈(80)은, 무선 LAN 칩(81)과, 행방향 전압공급선(V5)과, 열방향 전압공급선(V6)을 가지고 있다. 행방향 전압공급선(V5)과 열방향 전압공급선(V6)은, 무선 LAN 모듈(80) 내부에서 접속되어 있다.
행방향 전압공급선(V5)은, 무선 LAN 모듈(80)의 행방향의 일단측(인터페이스 내부단자(25))으로부터 행방향의 타단측(인터페이스 내부단자(25))까지 접속되어 있다. 열방향 전압공급선(V6)은, 무선 LAN 모듈(80)의 열방향의 일단측(인터페이스 내부단자(25))으로부터 열방향의 타단측(인터페이스 내부단자(25))까지 접속되어 있다.
무선 LAN 칩(81)은, 열방향 전원공급선(V6)에 접속되어 있다. 한편, 무선 LAN 칩(81)은, 열방향 전압공급선(V6)이 아니라, 행방향 전압공급선(V5)에 접속되어도 좋다. 무선 LAN 칩(81)은, CMOS센서(71)로부터의 화상신호가 입력되면, 수신기에 대하여 무선통신한다.
따라서, 센서 모듈(70)은, 인접하는 LED 모듈(10)로부터 전원 전압(VCC)이 공급되면, 센서 모듈(70) 내의 CMOS센서(71)에 전원 전압(VCC)을 인가한다. 게다가, 센서 모듈(70)은, 인접하는 다른 3개의 LED 모듈(10)에 대하여 각각 전원 전압(VCC)을 공급한다.
이상과 같이, 제2의 실시 형태의 조명 장치에서는, 서로 접속된 행방향 전압공급선(V1) 및 열방향 전압공급선(V2)을 가지는 복수의 LED 모듈(10)이, 행방향 및 열방향으로 배치되어 있다. 각 LED 모듈(10)은, 인접하는 LED 모듈(10)로부터 전원 전압(VCC)이 공급되면, 인접하는 다른 3개의 LED 모듈(10)에 전원 전압(VCC)을 공급한다.
따라서, 임의의 LED 모듈(10)이 파손되었을 경우라도, 파손된 LED 모듈(10)로부터 전원 전압(VCC)이 공급되고 있었던 LED 모듈(10)은, 인접하는 다른 LED 모듈(10)로부터 전원 전압(VCC)이 공급된다. 즉, 임의의 LED 모듈(10)이 파손되어도, 인접하는 다른 LED 모듈(10)에 전원 전압(VCC)이 공급되지 않게 되는 것을 회피할 수 있다.
또한, 제2의 실시 형태의 조명 장치는, LED 모듈(10) 이외에, 센서 모듈(70) 및 무선 LAN 모듈(80)을 구비함으로써, 단순한 조명 장치가 아니라, 외부에서 눈에 띄지 않는 감시카메라로서도 기능한다.
상기 조명 장치는, 센서 모듈(70) 대신에, 사람감지 센서(human detection sensor), 자기 센서(magnetic sensor), 온도 센서, 진동 센서, 연기 센서(smoke sensor), 전자파 센서, 지진 센서 등을 구비하여도 좋다. 이때, 무선 LAN 모듈(80)은, 상술한 어느 쪽의 센서로 검출된 신호를 다른 기기에 무선전송하면 된다.
또한, 무선 LAN 모듈(80)은, 소정의 무선 LAN 모듈로부터 무선전송된 신호를 수신하며, 다른 무선 LAN 모듈에 무선전송하는 기능을 구비하여도 좋다. 이것에 의해, 상기 조명 장치는, 소형 무선기지국으로서의 역할도 가진다. 또, 무선 LAN 모듈(80)은, 무선통신 기능을 가지고 있으면 좋고, 예를 들면, Wi-Fi(등록상표), 밀리파 통신기(millimeter wave communication device), PHS 전파중계칩(PHS electric wave relaying chip)이어도 좋다.
게다가, 제2의 실시 형태의 조명 장치는, 상술한 바와 같이 구성되어 있기 때문에, 두께가 예를 들면 5mm 이하이며, 종래에 비해서 박형화된다. 이 때문에, 상기 조명 장치는, 예를 들면, 실내의 천장, 실내외의 벽 등에 매립된 상태로 사용가능하다. 게다가, 상기 조명 장치가 건물 외벽에 매립된 경우에는, 외벽 타일 대신에 LED 모듈이 사용되어도 좋다. 이 경우, 건물 자체가 조명 장치로서 기능하며, 인접하는 빌딩 등의 건물을 조명할 수 있다. 또, 본 발명은, 투영 장치에서 사용되는 조명 장치에도 적용가능하다.
상술한 실시 형태에서는, LED(22)는, 배선(28) 또는 전극 알루미늄편(23)에 대하여, 마이크로 범프(22a)를 통해서 접속되어 있지만, 와이어 본딩에 의해 접속되어도 좋다.
1 백라이트 장치
10 LED 모듈
13 알루미늄 베이스 기판
22 LED
23 전극 알루미늄편
50 액정표시장치
52 최대 휘도검출부
55 액정 패널
60 백라이트 구동부
70 센서 모듈
80 무선 LAN 모듈

Claims (7)

  1. 평면형상으로 형성된 금속 베이스 기판과,
    유기(有機)기판과, 상기 유기기판 위에 배열된 복수의 LED와, 상기 LED마다 대응해서 설치되며, 상기 LED로부터의 열이 전도되고, 상기 LED의 일방의 전극으로 부터 스위치 소자를 통해서 전기적으로 접속되며, 상기 유기기판의 LED 실장면으로부터 상기 유기기판의 폭방향을 관통해서 반대측의 면으로부터 노출된 금속부재와, 상기 유기기판의 가장자리측에 설치된 LED 제어신호 단자와, 상기 유기기판의 가장자리측에 설치된 전압공급 단자를 가지고, 상기 금속 베이스 기판상에 대하여 탈부착가능한 상태로 행방향 및 열방향으로 배열되어, 행방향 및 열방향으로 인접하는 것과의 사이에서 인접하는 LED 제어신호 단자 및 인접하는 전원공급 단자가 각각 접속된 복수의 LED 모듈과,
    상기 금속 베이스 기판위에 배열된 각 LED를 구동시키기 위한 구동부를 구비한 조명 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    LED에 대응하는 복수의 화소 신호 중에서 최대 휘도 또는 소정값 이상의 휘도를 검출하는 휘도검출부를 더 구비하고,
    상기 구동부는, 상기 휘도검출부로 검출된 휘도가 되도록 상기 LED를 구동하는 조명 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    행방향 또는 열방향의 LED를 구동하기 위한 각 제어선의 전압을 디지털 신호로부터 아날로그 신호로 변환하는 변환부와,
    제어선마다 설치되며, 상기 변환부로부터 출력된 전압을 각각 독립한 소정의 타이밍으로 유지하여 대응하는 제어선으로 출력하는 복수의 샘플홀드 회로를 더 구비한 조명 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 LED 모듈은, 행방향에 있어서 대향하는 2개의 전압공급 단자 사이를 접속하는 제1의 전압공급선과, 열방향에 있어서 대향하는 2개의 전압공급 단자 사이를 접속하는 동시에 상기 제1의 전압공급선과 접속된 제2의 전압공급선을 더 구비한 조명 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    무선전송된 신호를 중계하는 무선전송 모듈을 더 구비한 조명 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    피사체를 촬상하는 촬상 센서를 가지는 센서 모듈과, 상기 촬상 센서로부터 출력된 신호를 무선으로 전송하는 무선전송부를 가지는 무선전송 모듈을 더 구비한 조명 장치.
  7. 복수의 화소가 배열된 액정 패널과,
    상기 액정 패널에 대하여 광을 조사하는 제1항에 기재된 조명 장치를 구비한 액정표시장치.
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