KR102058633B1 - 광섬유 레이저 장치, 이를 이용한 액정표시장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

광섬유 레이저 장치, 이를 이용한 액정표시장치 및 그 구동 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광섬유 레이저 장치에 관한 것으로서, 특히, 광이 출력되는 기간에는 제1파장을 갖는 제1입력 광신호를 광증폭부로 증폭시켜 증폭된 제1증폭광을 출력하며, 광이 출력되지 않는 기간에는 제2파장을 갖는 제2입력 광신호를 상기 광증폭부로 증폭시킨 후 증폭된 제2증폭광을 필터링하여 제거할 수 있는, 광섬유 레이저 장치, 이를 이용한 액정표시장치 및 그 구동 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다. 이를 위해 본 발명에 따른 광섬유 레이저 장치는, 제1입력 광신호를 생성하는 제1시드; 제2입력 광신호를 생성하는 제2시드; 상기 제1입력 광신호를 증폭시켜 제1증폭광을 출력하며, 상기 제2입력 광신호를 증폭시켜 제2증폭광을 출력하는 광증폭부; 상기 광증폭부에 의해 증폭된 상기 제2증폭광을 필터링하여 제거하는 광필터; 상기 광필터를 통과한 상기 제1증폭광을 외부로 출력하는 출력부; 및 상기 제1입력 광신호, 상기 제2입력 광신호, 상기 제1증폭광 및 상기 제2증폭광의 이동경로를 형성하는 광섬유를 포함한다.

Description

광섬유 레이저 장치, 이를 이용한 액정표시장치 및 그 구동 방법{FIBER LASER APPARATUS, LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE USING THE SAME AND METHOD OF DRIVING THE LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은 광섬유 레이저 장치에 관한 것으로서, 특히, 광신호를 안정적으로 증폭시킬 수 있는 광섬유 레이저 장치, 이를 이용한 액정표시장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
광섬유 레이저 장치는, 원하는 파장의 광을 출력하는 장치로서, 다양한 종류의 절단기들에 적용될 수 있다. 또한, 상기 광섬유 레이저 장치는 광을 출력하고 있기 때문에, 광을 이용하여 영상을 표시하는 액정표시장치에도 적용될 수 있다.
도 1은 종래의 광섬유 레이저 장치의 일실시예 구성도이다.
종래의 광섬유 레이저(Fiber laser) 장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 입력 광신호를 출력하는 시드(Seed)(10), 고출력의 광을 출력하기 위해 상기 입력 광신호를 증폭시키는 광증폭부(20), 상기 광증폭부(20)로부터 출력된 광의 파장을 원하는 파장으로 변환시키기 위한 파장 변환부(40), 상기 파장 변환부로부터 전송되어온 광을 외부로 출력하기 위한 출력부(70), 상기 시드(10)와 광증폭부(20)와 상기 파장 변환부(40)와 상기 출력부(70)를 연결시키는 광섬유(60) 및 상기 광섬유 레이저 장치 내부에서 발생된 광이 역행하지 않도록 상기 광섬유(60)에 배치되는 아이솔레이터(50)를 포함한다.
상기 광증폭부(20)는 펌프 레이저 다이오드(Pump Laser Diode) 등을 이용한 외부 펌핑을 통해, 상기 입력 광신호를 증폭하는 광소자이다. 상기 광증폭부(20)는, 광신호의 신호대 잡음 비율을 높여주고, 광손실을 상쇄시켜주는 등의 장점으로 인해, 다양한 광시스템에서 사용되고 있다.
상기 광증폭부(20)의 구동 시, 펌핑을 통해 상기 광섬유(60)의 매질에 에너지가 공급되므로, 증폭될 상기 입력 광신호가 일정 시간 내에 입력되어야 한다.
즉, 펌핑을 통해 이득 매질에 에너지가 공급될 때, 증폭될 상기 입력 광신호가 긴 시간 동안 부재할 경우, 상기 광증폭부(20)가 손상을 받을 수 있기 때문에, 증폭될 입력 광신호가 일정 시간 내에 입력되어야 한다.
부연하여 설명하면, 이득 매질의 전자는 펌핑에 의해 상위 에너지 단계로 여기되고, 유도 방출 및 자연 방출에 의해 하위 에너지 단계로 천이된다. 이때, 충분한 세기의 입력 광신호가 부재할 경우, 유도 방출이 제대로 일어나지 않아 상위 에너지 단계에서 계속적으로 전자가 축적되어 불안정한 상태가 된다. 상위 에너지 단계에 축적된 전자의 수는, 상기 광증폭부(20)의 이득율을 그만큼 증가시켜, 이와 같은 상태에서는 자가 방출이나 노이즈 성분이 크게 증폭되어 의도치 않은 강한 빛이 출력될 수 있다.
이 경우, 결과적으로, 상기 광증폭부(20)는 심한 손상을 얻을 수 있다. 또한, 출력된 빛이 상기 광증폭부(20)의 입력부에 위치할 상기 아이솔레이터(isolator)(50)의 동작 대역폭(bandwidth)에서 벗어난 파장성분을 갖거나, 상기 아이솔레이터(isolator)(50)가 감당할 수 있는 세기보다 셀 경우, 상기 광섬유 레이저 장치 전체가 백 리플렉션(back reflection)으로 인해 손상될 수 있다. 상기와 같은 문제점을 방지하기 위해, 실제로 상기 광증폭부(20)가 구동될 경우, 상기 입력 광신호가 먼저 상기 광증폭부(20)로 투입되고, 이어서 펌핑이 이루어진다.
도 2는 종래의 광섬유 레이저 장치에서 광증폭이 일어나는 원리를 설명하는 예시도이며, 도 3은 종래의 광섬유 레이저 장치에서의 입력 광신호의 온오프 동작을 설명하기 위한 예시도이다.
상기 시드(10)를 구성하는 시드 레이저 다이오드(Seed Laser Diode)에서 출력된 상기 입력 광신호가, 외부 펌핑(pumping Laser Diode)에 의해 증폭되는 방법이 도 2에 도시되어 있다.
이 경우, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 입력 광신호가 일정하게 상기 광증폭부(20)로 공급되어야, 상기 광증폭부(20)에서 외부 펌핑이 지속적으로 이루어질 수 있다.
그러나, 상기 광섬유 레이저 장치를 이용하는 장치에서는, 상기 광섬유 레이저 장치로부터 출력되는 광을 오프시켜야할 필요가 있을 수도 있다. 예를 들어, 상기 광섬유 레이저 장치가 포함된 백라이트유닛을 이용하는 액정표시장치에서는, 다양한 디밍방법을 실행하기 위해, 상기 광섬유 레이저 장치로부터 출력되는 광이 매우 짧은 기간 동안 오프될 필요가 있다.
상기 광섬유 레이저 장치로부터 출력되는 광을 온오프시키기 위해서는, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 시드(10)에서 발생되는 상기 입력 광신호의 온/오프가 제어되어야 한다.
그러나, 종래의 광섬유 레이저 장치에서는, 상기에서 설명된 바와 같이, 상기 입력 광신호가 상기 광증폭부(20)로 지속적으로 입력되지 않으면, 상기 광증폭부(20)가 손상될 수 있으며, 심한 경우, 상기 광섬유 레이저 장치 자체가 손상될 수도 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 광이 출력되는 기간에는 제1파장을 갖는 제1입력 광신호를 광증폭부로 증폭시켜 증폭된 제1증폭광을 출력하며, 광이 출력되지 않는 기간에는 제2파장을 갖는 제2입력 광신호를 상기 광증폭부로 증폭시킨 후 증폭된 제2증폭광을 필터링하여 제거할 수 있는, 광섬유 레이저 장치, 이를 이용한 액정표시장치 및 그 구동 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 광섬유 레이저 장치는, 제1입력 광신호를 생성하는 제1시드; 제2입력 광신호를 생성하는 제2시드; 상기 제1입력 광신호를 증폭시켜 제1증폭광을 출력하며, 상기 제2입력 광신호를 증폭시켜 제2증폭광을 출력하는 광증폭부; 상기 광증폭부에 의해 증폭된 상기 제2증폭광을 필터링하여 제거하는 광필터; 상기 광필터를 통과한 상기 제1증폭광을 외부로 출력하는 출력부; 및 상기 제1입력 광신호, 상기 제2입력 광신호, 상기 제1증폭광 및 상기 제2증폭광의 이동경로를 형성하는 광섬유를 포함한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치는, 복수의 광섬유 레이저 장치들을 이용하여 광을 출력하는 백라이트 유닛; 상기 광의 투과율을 조절하여 영상을 표시하는 액정패널; 및 상기 광섬유 레이저 장치들의 온오프를 제어하기 위한 구동부를 포함하며, 상기 광섬유 레이저 장치들 각각은, 제1입력 광신호를 생성하는 제1시드; 제2입력 광신호를 생성하는 제2시드; 상기 제1입력 광신호를 증폭시켜 제1증폭광을 출력하며, 상기 제2입력 광신호를 증폭시켜 제2증폭광을 출력하는 광증폭부; 상기 광증폭부에 의해 증폭된 상기 제2증폭광을 필터링하여 제거하는 광필터; 상기 광필터를 통과한 상기 제1증폭광을 외부로 출력하는 출력부; 및 상기 제1입력 광신호, 상기 제2입력 광신호, 상기 제1증폭광 및 상기 제2증폭광의 이동경로를 형성하는 광섬유를 포함한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치 구동 방법은, 액정표시장치의 구동부가, 상기 액정표시장치의 백라이트 유닛에 장착되어 있는 광섬유 레이저 장치를 구동하여, 제1입력 광신호를 증폭시키며, 증폭된 제1증폭광을 제1기간에 출력하는 단계; 및 상기 구동부가 상기 광섬유 레이저 장치를 구동하여, 제2입력 광신호를 증폭시키며, 증폭된 제2증폭광을 필터링하여 제거하여, 제2기간에 상기 광섬유 레이저 장치로부터 광이 출력을 차단하는 단계를 포함한다.
본 발명에 의하면, 광이 출력되는 기간에는 제1파장을 갖는 제1입력 광신호가 광증폭부로 입력되어 증폭된 후 출력되며, 광이 출력되지 않는 기간에는 제2파장을 갖는 제2입력 광신호가 상기 광증폭부로 입력되어 증폭되기 때문에, 상기 광증폭부의 증폭 기능이 지속적으로 수행될 수 있으며, 이로 인해, 상기 광증폭부의 안정성이 개선될 수 있다.
따라서, 본 발명에 의하면, 액정표시장치의 디밍 동작이 안정적으로 이루어질 수 있다.
도 1은 종래의 광섬유 레이저 장치의 일실시예 구성도.
도 2는 종래의 광섬유 레이저 장치에서 광증폭이 일어나는 원리를 설명하는 예시도.
도 3은 종래의 광섬유 레이저 장치에서의 입력 광신호의 온오프 동작을 설명하기 위한 예시도.
도 4는 본 발명에 따른 광섬유 레이저 장치의 구성을 나타낸 예시도.
도 5는 본 발명에 따른 광섬유 레이저 장치에서 생성되는 광신호들의 온오프 동작을 설명하기 위한 예시도.
도 6은 본 발명에 따른 액정표시장치의 일실시예 구성도.
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 액정표시장치의 사시도.
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 액정표시장치의 사시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 광섬유 레이저 장치의 구성을 나타낸 예시도이며, 도 5는 본 발명에 따른 광섬유 레이저 장치에서 생성되는 광신호들의 온오프 동작을 설명하기 위한 예시도이다.
광섬유 레이저 장치는, 원하는 파장의 광을 출력하는 장치로서, 다양한 종류의 절단기들에 적용될 수 있다. 또한, 상기 광섬유 레이저 장치는 광을 출력하고 있기 때문에, 광을 이용하여 영상을 표시하는 액정표시장치의 백라이트 유닛에도 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 광섬유 레이저 장치는, 레이저 장치가 이용되는 모든 종류의 장치에 적용될 수 있다. 이하에서는, 우선, 본 발명에 따른 광섬유 레이저 장치를 설명한 후, 본 발명에 따른 광섬유 레이저 장치가 적용되는 일예로서, 액정표시장치가 설명된다.
본 발명에 따른 광섬유 레이저 장치는, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1입력 광신호를 생성하는 제1시드(110), 제2입력 광신호를 생성하는 제2시드(120), 상기 제1입력 광신호를 증폭시켜 제1증폭광을 출력하며, 상기 제2입력 광신호를 증폭시켜 제2증폭광을 출력하는 광증폭부(130), 상기 광증폭부(130)에 의해 증폭된 상기 제2증폭광을 필터링하여 제거하는 광필터(140), 상기 광필터(140)를 통과한 상기 제1증폭광을 외부로 출력하는 출력부(150) 및 상기 제1입력 광신호, 상기 제2입력 광신호, 상기 제1증폭광 및 상기 제2증폭광의 이동경로를 형성하는 광섬유(160)를 포함한다.
첫째, 상기 제1시드(110)는 상기 제1입력 광신호를 생성한다. 상기 제1시드(110)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 단일 파장(λ1)을 갖는 레이저 광을 생성하는 DFB(distributed feedback) 반도체 레이저가 될 수도 있고, 발광다이오드(LED)가 될 수도 있으며, 그 이외에도 다양한 종류의 광원이 적용될 수 있다.
즉, 상기 제1시드(110)는 현재 이용되고 있는 광섬유 레이저 장치에 적용되는 다양한 종류의 시드들 중 어느 하나가 적용될 수 있다.
둘째, 상기 제2시드(120)는 상기 제2입력 광신호를 생성한다. 상기 제2시드(110)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1입력 광신호의 파장(λ1)과 다른 단일 파장(λ2)을 갖는 레이저 광을 생성하는 DFB(distributed feedback) 반도체 레이저가 될 수도 있으며, 발광다이오드(LED)가 될 수도 있다.
즉, 상기 제2시드(120)는 현재 이용되고 있는 광섬유 레이저 장치에 적용되는 다양한 종류의 시드들 중 어느 하나가 적용될 수 있다.
상기한 바와 같이, 상기 제1시드(110)로부터 생성되는 상기 제1입력 광신호의 파장(λ1)과, 상기 제2시드(120)로부터 생성되는 상기 제2입력 광신호의 파장(λ2)은 서로 다르다.
셋째, 상기 광증폭부(130)로는, 반도체 레이저에 의해 여기된 EDFA (erbium (Er)-doped optical fiber amplifier)가 사용될 수도 있으며, 또는, 라만 레이저 (Raman laser)에 의해 여기된 EDFA가 사용될 수도 있다. 여기서, 이득 대역(gain bandwidth)은, 상기 제1입력 광신호와 상기 제2입력 광신호의 파장을 포함해야 한다.
또한, 상기 광증폭부(130)로는, 도 1에 도시된 종래의 광섬유 레이저 장치에 적용되는 광증폭부가 그대로 적용될 수도 있다. 즉, 상기 광증폭부(130)는, 펌프 레이저 다이오드(Pump Laser Diode) 등을 이용한 외부 펌핑을 통해, 상기 제1입력 광신호 또는 상기 제2입력 광신호를 증폭할 수 있다.
즉, 상기 광증폭부(130)는 현재 이용되고 있는 광섬유 레이저 장치에 적용되는 다양한 종류의 광증폭부들 중 어느 하나가 적용될 수 있다.
넷째, 상기 광필터(140)는, 상기 광증폭부(130)에 의해 증폭된 상기 제1증폭광 및 상기 제2증폭광들 중, 상기 제2증폭광을 필터링하여 제거하는 기능을 수행한다.
즉, 상기 제1시드(110)에서 생성된 상기 제1입력 광신호는 상기 광증폭부(130)에서 증폭되며, 상기 광증폭부에서 증폭된 상기 제1증폭광은 상기 광필터(140)를 통과하여 상기 출력부(150)로 전송된 후, 외부로 출력된다.
그러나, 상기 제2시드(120)에서 생성된 후, 상기 광증폭부(130)에서 증폭된 상기 제2증폭광은, 상기 광필터(140)에 의해 필터링되어, 상기 출력부(150)로 전송되지 않는다.
이를 위해, 상기 광필터(140)는 현재 일반적으로 이용되고 있는 밴드패스 필터, 로우패스 필터, 또는 하이패스 필터들 중에서, 상기 제2입력 광신호의 파장(λ2)을 필터링하여 제거할 수 있는 어느 하나의 필터로 구성될 수 있다.
다섯째, 상기 출력부(150)는 상기 광필터(140)를 통과한 상기 제1증폭광을, 원하는 파워를 갖는 광으로 증폭시켜, 외부로 출력하는 기능을 수행한다.
상기 출력부(150)에는 상기 제1증폭광의 파장을 증가시키기 위한 파장 변환부가 포함될 수 있다. 상기 파장 변환부는, LBO(lithium triborate) 결정 등으로 구성될 수 있다. 상기 파장 변환부는, 제2차 고조파 발생부라고도 한다.
또한, 도면으로 도시되어 있지는 않지만, 상기 광섬유 레이저 장치에는, 상기 광섬유 레이저 장치 내부에서 발생된 광이 역행하지 않도록 상기 광섬유(160)에 배치되는 아이솔레이터를 포함할 수 있다.
즉, 상기 아이솔레이터는, 상기 제1시드(110)와 상기 광증폭부(130) 사이, 상기 제2스드(120)와 상기 광증폭부(130) 사이, 상기 광증폭부(130)와 상기 광필터(140) 사이 및 상기 광필터(140)와 상기 출력부(150) 사이에 배치될 수 있다.
상기 광섬유 레이저 장치의 동작 방법을, 도 4 및 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
우선, 상기 제1시드(110)가 구동되어 상기 제1시드(110)로부터 제1파장(λ1)을 갖는 상기 제1입력 광신호가 출력된다.
다음, 상기 제1입력 광신호는 상기 광증폭부(130)로 출력된다.
다음, 상기 광증폭부(130)에서 증폭된 상기 제1증폭광은 상기 광필터(140)를 통과하여, 상기 출력부(150)로 전송된다.
다음, 상기 출력부(150)는 상기 제1증폭광을 제1기간에 출력한다.
다음, 상기 제2시드(120)가 구동되어 상기 제2시드(110)로부터 제2파장(λ2)을 갖는 상기 제2입력 광신호가 출력된다.
다음, 상기 제2입력 광신호는 상기 광증폭부(130)로 출력된다.
다음, 상기 광증폭부(130)에서 증폭된 상기 제2증폭광은 상기 광필터(140)로 입력된다.
다음, 상기 광필터(140)가 상기 제2증폭광을 필터링하여 제거함으로써, 제2기간 중에 상기 출력부(150)로부터는 광이 출력되지 않는다.
마지막으로, 상기 제1시드(110)로부터 제1파장을 갖는 상기 제1입력 광신호가 출력되어, 상기 제1기간에 상기 출력부(150)로부터 상기 제1증폭광이 출력되는 과정 및 상기 제2시드(120)로부터 제2파장을 갖는 상기 제2입력 광신호가 출력되어, 상기 제2기간에 상기 출력부로부터 광이 출력되지 않는 과정이 반복적으로 수행될 수 있다.
상기 설명 중, 상기 제1기간은, 상기 출력부(150)로부터 상기 제1증폭광이 출력되는 기간을 의미하며, 상기 제2기간은, 상기 출력부(150)로부터 광이 출력되지 않는 기간을 의미한다.
상기 제1기간 및 상기 제2기간은 연속되어 있다. 즉, 상기에서는 설명의 편의상 상기 제1기간에 상기 제1증폭광이 상기 출력부(150)로부터 출력된 후, 상기 제1입력 광신호가 상기 제2시드(120)로부터 출력되는 것으로 설명되었다. 그러나, 상기 제1시드(110)는 상기 제1기간에 상기 제1증폭광이 상기 출력부(150)를 통해 출력될 수 있는 적절한 타이밍에 맞춰 상기 제1입력 광신호를 출력하며, 상기 제2시드(120)는 상기 제1기간에 연속되는 상기 제2기간에 상기 출력부(150)를 통해 광이 출력되지 않도록 하는 적절한 타이밍에 맞춰 상기 제2입력 광신호를 출력한다.
즉, 상기 제1시드(110)는, 상기 제1증폭광이 상기 출력부(150)를 통해 출력되는 상기 제1기간에 대응되는 기간에, 상기 광증폭부(130)로 상기 제1입력 광신호가 입력되도록 제어된다.
또한, 상기 제2시드(120)는, 상기 제1증폭광이 상기 출력부를 통해 출력되지 않는 상기 제2기간에 대응되는 기간에, 상기 광증폭부(130)로 상기 제2입력 광신호가 입력되도록 제어된다.
이하에서는, 도 6 내지 도 8을 참조하여 상기한 바와 같은 광섬유 레이저 장치가 적용되는, 본 발명에 따른 액정표시장치가 설명된다.
도 6은 본 발명에 따른 액정표시장치의 일실시예 구성도이고, 도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 액정표시장치의 사시도이며, 도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 액정표시장치의 사시도이다.
본 발명에 따른 액정표시장치는, 도 6에 도시된 바와 같이, 복수의 상기 광섬유 레이저 장치(100)들로 구성된 광원부(600)을 이용하여 광을 출력하는 백라이트 유닛, 상기 광의 투과율을 조절하여 영상을 표시하는 액정패널(500) 및 상기 광섬유 레이저 장치들의 온오프를 제어하기 위한 구동부를 포함한다.
첫째, 상기 액정패널(500)은 게이트라인들과 데이터라인들의 교차로 정의되는 영역마다 형성된 픽셀들을 포함하며, 상기 픽셀들 각각에는 박막트랜지스터(TFT)와 픽셀전극이 형성되어 있다.
상기 박막트랜지스터(TFT)는 상기 게이트라인으로부터 공급되는 스캔신호에 응답하여, 상기 데이터라인으로부터 공급된 데이터전압을 상기 픽셀전극에 공급한다. 상기 픽셀전극이 상기 데이터전압에 응답하여 공통전극과의 사이에 위치하는 액정을 구동함으로써 빛의 투과율이 조절된다.
본 발명에 적용되는 상기 액정패널(500)의 액정모드는, TN 모드, VA 모드, IPS 모드, FFS 모드뿐 아니라 어떠한 종류의 액정모드도 가능하다. 또한, 본 발명에 따른 액정표시장치는 투과형 액정표시장치, 반투과형 액정표시장치, 반사형 액정표시장치 등 어떠한 형태로도 구현될 수 있다.
둘째, 상기 백라이트 유닛은, 도 4 및 도 5를 참조하여 설명된 본 발명에 따른 상기 광섬유 레이저 장치(100)들로 구성된 광원부(600)를 이용하여, 상기 액정패널(500)로 평면광을 조사한다.
상기 광원부(600)를 구성하는 상기 광섬유 레이저 장치(100)들은, 도 4 및 도 5를 참조하여 상세히 설명되었는바, 이에 대한 상세한 설명은 생략된다.
상기 백라이트 유닛은, 상기 광원부(600)의 배치 위치에 따라, 에지형(Edge Type)과 직하형(Direct Type)으로 구분될 수 있다. 상기 에지형 백라이트 유닛의 구성은, 이하에서, 도 7을 참조하여 설명되며, 상기 직하형 백라이트 유닛은, 이하에서, 도 8을 참조하여 설명된다.
셋째, 상기 구동부는 상기 광섬유 레이저 장치(100)들의 온오프를 제어하는 기능 및 상기 액정패널로 스캔신호와 데이터전압을 출력하는 기능을 수행한다.
이를 위해, 상기 구동부는, 도 6에 도시된 바와 같이, 타이밍 컨트롤러(400), 게이트 드라이버(200) 및 데이터 드라이버(300)를 포함한다.
상기 타이밍 컨트롤러(400)는 외부시스템으로부터 데이터 인에이블 신호(Data Enable, DE), 도트 클럭(CLK) 등의 타이밍신호를 입력받아 상기 데이터 드라이버(300)와 상기 게이트 드라이버(200)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 제어신호들(GCS, DCS)을 발생한다. 또한, 상기 타이밍 컨트롤러(400)는 상기 외부시스템으로부터 입력된 입력영상데이터를 재정렬하여, 재정렬된 영상데이터(RGB)를 상기 데이터 드라이버(300)로 출력하는 기능을 수행한다.
또한, 상기 타이밍 컨트롤러(400)는, 상기 광섬유 레이저 장치(100)를 구성하는 상기 제1시드(110) 및 상기 제2시드(120)를 구동하기 위한 시드 제어신호(SCS)들을 상기 광섬유 레이저 장치(100)로 전송한다.
상기 시드 제어신호(SCS)들 중 제1시드 제어신호는 상기 제1시드(110)를 구동시켜, 상기 제1시드(110)가 상기 제1입력 광신호를 출력하도록 하며, 제2시드 제어신호는 상기 제2시드(120)를 구동시켜, 상기 제2시드(120)가 상기 제2입력 광신호를 출력하도록 할 수 있다.
그러나, 상기 시드 제어신호(SCS)는 상기 타이밍 컨트롤러가 아닌, 별도의 제어부를 통해 상기 광섬유 레이저 장치(100)로 전송될 수도 있다. 이 경우, 상기 제어부는 상기 구동부에 포함된다.
상기 데이터 드라이버(300)는 상기 타이밍 컨트롤러로부터 입력된 상기 영상데이터를 상기 아날로그 데이터 전압으로 변환하여, 상기 게이트라인에 스캔신호가 공급되는 1수평기간마다 1수평라인분의 데이터 전압을 상기 데이터라인들에 공급한다. 즉, 상기 데이터 드라이버(300)는 감마전압 발생부(도시하지 않음)로부터 공급되는 감마전압들을 이용하여, 상기 영상데이터를 데이터 전압으로 변환시킨 후 상기 데이터라인들로 출력시킨다.
즉, 상기 데이터 드라이버(300)는 상기 타이밍 컨트롤러(400)로부터의 소스 스타트 펄스(Source Start Pulse; SSP)를 소스 쉬프트 클럭(Source Shift Clock; SSC)에 따라 쉬프트시켜 샘플링 신호를 발생한다. 그리고, 상기 데이터 드라이버(300)는 상기 소스 쉬프트 클럭(SSC)에 따라 입력되는 상기 화소 데이터(RGB)(영상 데이터)를 샘플링 신호에 따라 래치하여, 데이터 전압으로 변경한 후, 상기 소스 출력 인에이블(Source Output Enable; SOE) 신호에 응답하여 수평 라인 단위로 상기 데이터 전압을 상기 데이터라인들에 공급한다.
이를 위해, 상기 데이터 드라이버(300)는 쉬프트 레지스터부, 래치부, 디지털 아날로그 변환부 및 출력버퍼 등을 포함하여 구성될 수 있다.
다음, 상기 게이트 드라이버(200)는 상기 타이밍 컨트롤러(400)로부터 전송되어온 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse; GSP)를 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock; GSC)에 따라 쉬프트시켜, 순차적으로 상기 게이트라인들(GL1 내지 GLg)에 게이트 온 전압(Von)을 갖는 게이트펄스를 공급한다. 그리고, 상기 게이트 드라이버(200)는 게이트 온 전압(Von)의 스캔신호가 공급되지 않는 나머지 기간 동안에는 게이트 라인(GL1 내지 GLn)에 게이트 오프 전압(Voff)을 공급한다.
상기 게이트 드라이버(200)는, 상기 패널과 독립되게 형성되어, 다양한 방식으로 상기 패널과 전기적으로 연결될 수 있는 형태로 구성될 수 있으나, 패널 내에 실장되어 있는 게이트 인 패널(Gate In Panel : GIP)방식으로 구성될 수도 있다. 이 경우, 게이트 드라이버(200)를 제어하기 위한 게이트 제어신호로는 스타트신호(VST) 및 게이트클럭(GCLK)이 될 수 있다.
또한, 상기 설명에서는, 상기 데이터 드라이버(300), 상기 게이트 드라이버(200) 및 상기 타이밍 컨트롤러(400)가 독립적으로 구성된 것으로서 설명되었으나, 상기 데이터 드라이버(300) 또는 상기 게이트 드라이버(200)들 중 적어도 어느 하나는 상기 타이밍 컨트롤러(400)에 일체로 구성될 수도 있다.
상기한 바와 같이 구성되어 있는 본 발명에 따른 액정표시장치의 구동방법을 설명하면 다음과 같다. 이하의 설명 중, 상기에서 설명된 내용과 중복되는 내용은 간단히 설명된다.
우선, 상기 구동부가, 상기 백라이트 유닛의 상기 광원부(600)에 장착되어 있는 광섬유 레이저 장치(100)들을 구동시킨다.
즉, 상기 구동부는 상기 광섬유 레이저 장치(100)들 각각에 구비되어 있는 상기 제1시드(110)들로, 상기 제1시드 제어신호를 전송한다.
다음, 상기 제1시드 제어신호를 수신한 상기 제1시드(110)들 각각이 구동되어 상기 제1시드(110)로부터 제1파장(λ1)을 갖는 상기 제1입력 광신호가 출력된다.
다음, 상기 제1입력 광신호는 상기 광증폭부(130)로 출력된다.
다음, 상기 광증폭부(130)에서 증폭된 상기 제1증폭광은 상기 광필터(140)를 통과하여, 상기 출력부(150)로 전송된다.
다음, 상기 출력부(150)는 상기 제1증폭광을 제1기간에 출력한다.
다음, 상기 제1기간에 대응되는 기간이 경과하고, 상기 제2기간에 대응되는 기간이 도래하면, 상기 구동부는 상기 광섬유 레이저 장치(100)들 각각에 구비되어 있는 상기 제2시드(120)들로, 상기 제2시드 제어신호를 전송한다.
다음, 상기 제2시드 제어신호를 수신한 상기 제2시드(120)들 각각이 구동되어, 상기 제2시드(110)로부터 제2파장(λ2)을 갖는 상기 제2입력 광신호가 출력된다.
다음, 상기 제2입력 광신호는 상기 광증폭부(130)로 출력된다.
다음, 상기 광증폭부(130)에서 증폭된 상기 제2증폭광은 상기 광필터(140)로 입력된다.
다음, 상기 광필터(140)가 상기 제2증폭광을 필터링하여 제거함으로써, 제2기간 중에 상기 출력부(150)로부터는 광이 출력되지 않는다.
마지막으로, 상기 제1시드(110)로부터 제1파장을 갖는 상기 제1입력 광신호가 출력되어, 상기 제1기간에 상기 출력부(150)로부터 상기 제1증폭광이 출력되는 과정 및 상기 제2시드(120)로부터 제2파장을 갖는 상기 제2입력 광신호가 출력되어, 상기 제2기간에 상기 출력부로부터 광이 출력되지 않는 과정이 반복적으로 수행될 수 있다.
상기 설명 중, 상기 제1기간은, 상기 출력부(150)로부터 상기 제1증폭광이 출력되는 기간을 의미하며, 상기 제2기간은, 상기 출력부(150)로부터 광이 출력되지 않는 기간을 의미한다. 상기 제1기간이 경과하면 상기 제2기간이 도래하고, 상기 제2기간이 경과하면 다시 상기 제1기간이 도래하며, 상기 제1기간이 경과하면 상기 제2기간이 도래한다. 즉, 상기 제1기간과 상기 제2기간은 지속적으로 반복된다.
상기 제1기간과 상기 제2기간은, 다양하게 설정될 수 있다.
즉, 상기 액정표시장치는, 전원의 낭비를 방지하거나, 또는 화질개선 등을 위하여, 다양한 방법의 디밍을 이용하고 있다. 상기 디밍 방법에서, 상기 광원부(600)가 온 또는 오프되는 시간에 따라, 상기 제1기간과 상기 제2기간은 다양하게 설정될 수 있다.
예를 들어, 어두운 화면이 전송되는 패널의 일부분에 대하여는, 상기 일부분에 대응되는 위치에 배치되어 있는 상기 광섬유 레이저 장치(100)가 광을 출력하지 않도록 할 수 있다. 이 경우, 상기 구동부는, 상기 위치에 배치되어 있는 상기 광섬유 레이저 장치(100)의 상기 제2시드(120)로 상기 제2시드 제어신호를 전송할 수 있다. 상기 제2시드 제어신호는 상기 제1시드(110)로 전송되어 상기 제1시드(110)를 오프시킬 수도 있다. 상기한 바와 같이, 상기 액정패널(500)로 광이 출력되는 기간이 상기 제1기간이다.
또한, 상기 패널의 일부분에 다시 밝은 화면이 전송되면, 상기 구동부는 상기 위치에 배치되어 있는 상기 광섬유 레이저 장치(100)가 다시 광을 출력하도록 할 수 있다. 이 경우, 상기 구동부는, 상기 위치에 배치되어 있는 상기 광섬유 레이저 장치(100)의 상기 제1시드(110)로 상기 제1시드 제어신호를 전송할 수 있다. 상기 제1시드 제어신호는 상기 제2시드(120)로 전송되어 상기 제2시드(120)를 오프시킬 수도 있다. 상기한 바와 같이, 상기 액정패널(500)로 광이 출력되지 않는 기간이 상기 제2기간이다.
또 다른 예로서, 상기 구동부는, 상기 액정패널(500)로 데이터전압이 출력되지 않는 제2기간에는, 상기 광원부(600)에 구비되어 있는 모든 광섬유 레이저 장치(100)의 상기 제2시드들로, 상기 제2시드 제어신호를 전송할 수도 있다.
즉, 상기 제1기간과 상기 제2기간은, 상기 액정표시장치의 구동 방법에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
본 발명의 제1실시예에 따른 액정표시장치는, 도 7에 도시된 바와 같이, 에지형 백라이트 유닛을 포함하고 있다.
즉, 본 발명의 제1실시예에 따른 액정표시장치는, 상기 광섬유 레이저 장치로 구성되는 상기 광원부(600), 상기 광원부(600)가 측면에 탑재되는 커버 보텀(cover bottom)(610), 상기 커버 보텀(610) 상에 장착되며 상기 광원부(600)로부터 입사된 광을 상기 액정패널(500) 방향으로 반사시키기 위한 도광판(620), 상기 도광판(620)의 상단에 배치되는 광학시트부(630), 상기 광학시트부(630)의 상단면에 배치되며 상부기판과 하부기판으로 형성되어 영상을 출력하기 위한 상기 액정패널(500) 및 상기 커버 보텀(610)과 조립되어 상기 구성요소들을 내부에 탑재하도록 형성되어 있는 탑커버(top cover)(640)를 포함하여 구성될 수 있다.
첫째, 상기 탑커버(640)는 상기 커버 보텀(610)과 체결되어 상기 액정패널(500) 및 기타의 구성들을 상기 탑커버(640)와 상기 커버 보텀(610) 사이에 내장하는 기능을 수행한다. 그러나, 상기 탑커버(640)가 반드시 구비될 필요는 없다. 즉, 본 발명의 제1실시예에 따른 액정표시장치가 보더리스 타입으로 구성되는 경우, 상기 탑커버(640)는 생략될 수 있다.
둘째, 상기 액정패널(500)은 상판과 하판 사이에 주입되는 액정을 하판에 인가되는 전압을 이용하여 구동시킴으로써, 상기 광원부(600)로부터 방출된 광의 투과량에 따라 영상을 출력한다. 상기 액정패널(500)의 좌측 및 우측 각각에는, 상기 게이트 드라이버(200) 및 상기 데이터 드라이버(300)가 장착될 수 있다.
그러나, 상기 게이트 드라이버(200)와 상기 데이터 드라이버(300)의 형태 및 구성은 다양하게 변경될 수 있으며, 소형 단말기에 장착되는 액정표시장치의 경우, 상기 게이트 드라이버(200)와 상기 데이터 드라이버(300) 및 상기 타이밍 컨트롤러(400)를 포함하는 상기 구동부는, 하나의 집적회로(IC)로 구성될 수 있다.
셋째, 상기 구성요소들 중, 상기 백라이트 유닛은, 상기 커버보텀(610), 상기 커버 보텀(610) 내면의 일측면에 고정되는 상기 광원부(600), 상기 도광판(120) 및 상기 광학시트부(150) 등을 포함하고 있다. 상기 백라이트 유닛에는, 상기 커버 보텀(610)에 장착되어 상기 도광판(620)을 가이드하고, 상기 액정패널(500)을 지지하기 위한 가이드 패널이 더 포함될 수 있다.
상기 커버 보텀(610)은 상기한 바와 같이, 상기 광원부(600)를 내부의 일측면에 탑재하고, 상기 도광판(620)을 내부의 평면에 탑재한 상태에서, 상기 탑커버(640)와 체결되어 상기 구성요소들을 고정시키는 기능을 수행한다.
상기 광원부(600)는, 복수의 상기 광섬유 레이저 장치(100)들로 구성될 수 있다.
상기 도광판(Light Guide Panel : LGP)(620)은 상기 광원부(600)로부터 방출되는 광을 산란시켜 상기 광원부(600) 상단에 배치되는 상기 액정패널(500)로 전송시키는 기능을 수행한다.
상기 광학시트부(630)는 상기 도광판(620)을 통과한 광을 확산시키거나 또는 상기 도광판(620)을 통과한 광이 상기 액정패널(500)에 수직하게 입사될 수 있도록 하기 위한 것으로서, 확산시트(diffuser sheet), 프리즘시트(prism sheet) 등을 포함하여 다양하게 형성될 수 있다.
상기한 바와 같이, 상기 광원부(600)가 상기 커버 보텀(610)의 측면에 배치되어 있고, 상기 광원부(600)로부터 출력된 광이 상기 도광판(620)을 통해 평면광으로 변경되며, 상기 평면광이 상기 액정패널(500)로 전송되도록 배치되어 있는 백라이트 유닛은, 에지형 백라이트 유닛이라 한다.
본 발명의 제2실시예에 따른 액정표시장치는, 도 8에 도시된 바와 같이, 직하형 백라이트 유닛을 포함하고 있다. 이하의 설명 중, 도 7을 참조하여 설명된 본 발명의 제1실시예와 중복되는 내용은 간단히 설명되거나 또는 생략된다.
즉, 본 발명의 제2실시예에 따른 액정표시장치는, 커버 보텀(610), 상기 커버 보텀(610)의 평면에 고르게 배치되어 있는 상기 광섬유 레이저 장치(100)들로 구성되는 광원부(600), 상기 광원부의 상단에 배치되는 광학시트부(630), 상기 광학시트부의 상단면에 배치되며 상부기판과 하부기판으로 형성되어 영상을 표시하기 위한 상기 액정패널(500) 및 상기 커버 보텀(610)과 조립되어 상기 구성요소들을 내부에 탑재하도록 형성되어 있는 탑커버(640)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 탑커버(640)와 상기 액정패널(500)의 구성 및 기능은 상기에서 설명된 내용과 동일하다.
상기 백라이트 유닛은, 상기 커버보텀(610), 상기 커버 보텀(610) 평면에 고르게 배치되어 있는 상기 광원부(600) 및 상기 광학시트부(150) 등을 포함하고 있다.
상기한 바와 같이, 상기 광원부(600)가 상기 커버 보텀(610)의 평면에 고르게 배치되어 있고, 상기 광원부(600)로부터 출력된 광이 상기 광학시트부(150)를 상기 액정패널(500)로 전송되도록 배치되어 있는 백라이트 유닛은, 직하형 백라이트 유닛이라 한다.
상기 광학시트부(150)는 도 7에 도시된 광학시트부(150)와 동일하게 구성될 수 있으나, 상기 광학시트부(150)의 최하단에는 상기 커버보텀(610) 또는 미도시된 가이드 패널에 안착될 수 있는 평판형태의 확산 플레이트(plate) 또는 프리즘 플레이트가 포함될 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.　 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
110 : 제1시드 120 : 제2시드
130 : 광증폭부 140 : 광필터
150 : 출력부 160 : 광섬유

Claims (10)

  1. 제1입력 광신호를 생성하는 제1시드;
    제2입력 광신호를 생성하는 제2시드;
    상기 제1입력 광신호가 입력될 때는 상기 제1입력 광신호를 증폭시켜 제1증폭광을 출력하며, 상기 제2입력 광신호가 입력될 때는 상기 제2입력 광신호를 증폭시켜 제2증폭광을 출력하는 광증폭부;
    상기 광증폭부에 의해 증폭된 상기 제2증폭광을 필터링하여 제거하는 광필터;
    상기 광필터를 통과한 상기 제1증폭광을 외부로 출력하는 출력부; 및
    상기 제1입력 광신호, 상기 제2입력 광신호, 상기 제1증폭광 및 상기 제2증폭광의 이동경로를 형성하는 광섬유를 포함하고,
    상기 제1 증폭광은 제1기간에 상기 출력부를 통해 출력되며,
    상기 제1기간과 연속되는 제2기간에는 상기 제2증폭광에 대응되는 광이 상기 출력부에서 출력되지 않는 광섬유 레이저 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1입력 광신호의 파장과, 상기 제2입력 광신호의 파장은 서로 다른 것을 특징으로 하는 광섬유 레이저 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2입력 광신호는, 상기 제1증폭광이 상기 출력부를 통해 출력되지 않는 기간에 대응되는 기간에, 상기 광증폭부로 입력되는 것을 특징으로 하는 광섬유 레이저 장치.
  4. 복수의 광섬유 레이저 장치들을 이용하여 광을 출력하는 백라이트 유닛;
    상기 광의 투과율을 조절하여 영상을 표시하는 액정패널; 및
    상기 광섬유 레이저 장치들의 온오프를 제어하기 위한 구동부를 포함하며,
    상기 광섬유 레이저 장치들 각각은,
    제1입력 광신호를 생성하는 제1시드;
    제2입력 광신호를 생성하는 제2시드;
    상기 제1입력 광신호가 입력될 때는 상기 제1입력 광신호를 증폭시켜 제1증폭광을 출력하며, 상기 제2입력 광신호가 입력될 때는 상기 제2입력 광신호를 증폭시켜 제2증폭광을 출력하는 광증폭부;
    상기 광증폭부에 의해 증폭된 상기 제2증폭광을 필터링하여 제거하는 광필터;
    상기 광필터를 통과한 상기 제1증폭광을 외부로 출력하는 출력부; 및
    상기 제1입력 광신호, 상기 제2입력 광신호, 상기 제1증폭광 및 상기 제2증폭광의 이동경로를 형성하는 광섬유를 포함하고,
    상기 제1 증폭광은 제1기간에 상기 출력부를 통해 출력되며,
    상기 제1기간과 연속되는 제2기간에는 상기 제2증폭광에 대응되는 광이 상기 출력부에서 출력되지 않는 액정표시장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1입력 광신호의 파장과, 상기 제2입력 광신호의 파장은 서로 다른 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 구동부는,
    상기 제1증폭광이 상기 출력부를 통해 출력되는 상기 제1기간에 대응되는 기간에, 상기 광증폭부로 상기 제1입력 광신호가 입력되도록, 상기 제1시드를 구동하며,
    상기 제1증폭광이 상기 출력부를 통해 출력되지 않는 상기 제2기간에 대응되는 기간에, 상기 광증폭부로 상기 제2입력 광신호가 입력되도록, 상기 제2시드를 구동하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 백라이트 유닛은,
    에지형 또는 직하형으로 구성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  8. 액정표시장치의 구동부가, 상기 액정표시장치의 백라이트 유닛에 장착되어 있는 광섬유 레이저 장치를 구동하여, 제1입력 광신호를 증폭시키며, 증폭된 제1증폭광을 제1기간에 출력하는 단계; 및
    상기 구동부가 상기 광섬유 레이저 장치를 구동하여, 제2입력 광신호를 증폭시키며, 증폭된 제2증폭광을 필터링하여 제거하여, 제2기간에 상기 광섬유 레이저 장치로부터 광이 출력되는 것을 차단하는 단계를 포함하고,
    상기 제1입력 광신호는 상기 제1기간에 대응되는 기간에 상기 제1증폭광으로 증폭되고,
    상기 제2입력 광신호는 상기 제2기간에 대응되는 기간에 상기 제2증폭광으로 증폭되고,
    상기 제1 증폭광은 상기 제1기간에 출력되며,
    상기 제1기간과 연속되는 상기 제2기간에는 상기 제2증폭광에 대응되는 광이 출력되지 않는 액정표시장치 구동 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1입력 광신호의 파장과, 상기 제2입력 광신호의 파장은 서로 다른 것을 특징으로 하는 액정표시장치 구동 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 구동부는,
    상기 제1기간에는 상기 광섬유 레이저 장치에서 상기 제1입력 광신호를 생성하는 제1시드로, 상기 제1시드를 구동시키기 위한 제1시드 제어신호를 전송하며,
    상기 제2기간에는 상기 광섬유 레이저 장치에서 상기 제2입력 광신호를 생성하는 제2시드로, 상기 제2시드를 구동시키기 위한 제2시드 제어신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 구동 방법.
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