KR20050065117A - 액정표시장치의 백라이트 유닛 - Google Patents

액정표시장치의 백라이트 유닛 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액정표시장치의 백라이트 유닛에 관한 것으로, 본 발명의 액정표시장치의 백라이트 유닛은 빛을 발산하는 램프와, 상기 램프가 빛을 발산하도록 전원을 공급하는 인버터와, 상기 램프의 일측에 전기적으로 연결되어 상기 인버터방향으로의 전류유입을 방지하는 보호회로를 포함하여 구성되어 예기치 못한 고전압이 발생하여 과전류가 인버터로 유입되는 것을 방지함으로써, 1차적으로 인버터의 손상을 방지하고, 2차적으로 인버터 손상에 의한 램프의 작동불량으로 인해 액정표시장치의 화질이 저하되는 것을 방지한다.

Description

액정표시장치의 백라이트 유닛{BACK-LIGHT UNIT OF LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
본 발명은 액정표시장치의 백라이트 유닛에 관한 것으로, 보다 자세하게는 램프의 일측에 보호회로를 구비하여, 순간적으로 발생하는 고전압에 의한 과전류의 인버터 유입을 방지하는 액정표시장치의 백라이트 유닛에 관한 것이다.
최근의 정보화 사회에서 디스플레이(Display)는 시각정보 전달매체로서 그 중요성이 더 한층 강조되고 있으며, 향후 주요한 위치를 점하기 위해서는 저소비전력화, 박형화, 경량화, 고화질화 등의 요건을 충족시켜야 한다.
상기 디스플레이는 자체가 빛을 내는 브라운관(Cathode Ray Tube; CRT), 전계발광소자(Electro Luminescence; EL), 발광소자(Light Emitting Diode; LED), 진공형광표시장치(Vacuum Fluorescent Display; VFD), 전계방출디스플레이(Field Emission Display; FED), 플라스마디스플레이패널(Plasma Display Panel; PDP) 등의 발광형과 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD)와 같이 자체가 빛을 내지 못하는 비발광형으로 나눌 수 있다.
액정표시장치는 액정의 광학적 이방성을 이용하여 이미지를 표현하는 장치로서, 기존의 브라운관에 비해 시인성이 우수하고 평균소비전력도 같은 화면크기의 브라운관에 비해 작을 뿐만 아니라 발열량도 작기 때문에 플라스마디스플레이패널이나 전계방출디스플레이와 함께 최근에 차세대 표시장치로서 각광받고 있다.
상기 액정표시장치에 사용되는 액정은 자체가 빛을 내는 발광물질이 아니라 외부에서 들어오는 광의 양을 조절(modulation)하여 화면에 표시하는 수광성물질이기 때문에 액정표시패널에 광을 조사하기 위한 별도의 광원, 즉 램프 유닛을 필요로 한다.
일반적으로, 액정표시장치는 매트릭스(matrix) 형태로 배열된 화소들에 화상정보에 따른 데이터신호를 개별적으로 공급하여, 상기 화소들의 광투과율을 조절함으로써 원하는 화상을 표시할 수 있도록 한 표시장치이다.
이를 위해 상기 액정표시장치는 크게 박막트랜지스터 어레이(thin film transistor array)기판과 컬러필터(color filter) 기판 사이에 액정이 주입되어 영상을 출력하는 액정표시패널, 상기 액정표시패널의 배면에 설치되어 그 액정표시패널의 전면에 걸쳐 빛을 방출하는 백라이트 유닛 및 상기 액정표시패널과 백라이트 유닛의 각 모서리 부분을 서로 고정되게 지지하여 주는 하부 커버와 탑 케이스로 구성된다.
이 때, 상기 어레이 기판과 컬러필터 기판이 합착된 액정표시패널에는 공통전극과 화소전극이 형성되어 상기 액정층에 전계를 인가하며, 상기 공통전극에 전압이 인가된 상태에서 상기 화소전극에 인가되는 데이터신호의 전압을 제어하게 되면, 상기 액정층의 액정은 상기 공통전극과 화소전극 사이의 전계에 따라 유전 이방성에 의해 회전함으로써 화소별로 빛을 투과시키거나 차단시켜 문자나 화상을 표시하게 된다.
한편, 상기 백라이트 유닛의 기능은 광원으로 사용되는 형광램프로부터 밝기가 균일한 평면광을 만드는 것이며, 이를 위해 상기 백라이트 유닛은 빛을 발산하는 형광램프, 상기 형광램프에서 발산된 빛을 반사시켜 주는 반사시트(reflection sheet), 상기 형광램프의 측면 또는 상부에 배치되는 도광판(light guide plate) 및 상기 기 도광판의 상부에 설치되어 도광판으로부터 전달된 빛을 확산하고 집광하는 복수의 광학시트로 구성된다.
액정표시장치의 두께 및 소비전력은 상기와 같은 백라이트 유닛의 두께를 얼마나 얇게 가져가면서 광 이용 효율을 향상시키는 지에 크게 좌우된다.
이 때, 상기 백라이트 유닛은 형광램프가 액정표시패널의 배면에 배치되어 빛이 상기 패널의 전면에 직접 투과되도록 하는 직하방식과 상기 형광램프가 액정표시패널의 일 측면 또는 양 측면에 배치되어 빛이 도광판, 반사시트 및 시트들을 통해 반사, 확산 및 집광됨으로써 패널의 전면에 투과되도록 하는 에지(edge)방식으로 구분된다.
한편, 상기 백라이트 유닛에서 광원으로 사용되는 형광램프로서는 냉음극 형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp : CCFL) 및 외부전극 형광램프(External Electrode Fluorescent Lamp : EEFL)가 주로 사용되고 있다.
상기한 바와 같은, 백라이트 유닛은 형광램프에 빛을 발광시키기 위해서 형광램프에 구동전압을 걸어주어야 한다. 이러한 역할을 하는 것이 상기 백라이트유닛에 구비된 인버터(inverter)이다. 상기 인버터는 상기 형광램프가 구동되어 빛을 발산할 수 있도록 충분한 고전압을 인가하게 된다.
이와 같은, 인버터 및 형광램프의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도1은 인버터 및 형광램프의 구성을 간략하게 나타낸 도면이다.
도1을 참조하면, 직류를 교류로 전환시킴과 아울러, 일정하게 승압시켜 출력하는 인버터(20)와, 상기 인버터(20)로부터 공급된 교류에 의해 빛을 발산하는 형광램프(10)를 포함하여 구성된다.
상기 형광램프(10)는 전류에 의해 구동되는 전류구동장치로서, 상기 형광램프(10) 양단(H_LAMP, L-LAMP)에 고압을 인가되어 전류가 도통 가능해지는 개시전압부터는 램프(10)가 안정적으로 구동한다. 그리고, 상기 형광램프(10)로부터 계속적인 빛을 내기 위해서는 교류를 인가시켜 그 상태를 유지하여야 한다. 이때, 상기 형광램프(10)에 공급되는 전류량을 조절함으로써, 상기 형광램프(10)의 휘도를 조절해 줄 수 있다.
상기 인버터(20)는 상기 형광램프(10)의 양단(H_LAMP, L-LAMP)을 통해 고전압을 인가하고, 교류를 공급함으로써, 상기 형광램프(10)가 빛을 발산하게 만든다. 상기 형광램프(10)의 저전압단(L_LAMP)으로부터 나오는 교류는 다이오드(D1,D2)에 의해 파형이 반파로 정류된다. 즉, 상기 다이오드(D1,D2)는 양극과 음극이 반복되는 교류파형에서 한쪽 극성의 파형만 제거함에 따라, 하나의 극성만 반복되는 교류파형을 얻어내는 정류작용을 수행하므로, 상기 형광램프(10)의 저전압단(L_LAMP)으로부터 나온 교류파형을 정류시켜 하나의 극성만 갖는 반파형태의 교류파형으로 출력한다.
이와 같이, 상기 다이오드(D1,D2)로부터 정류되어 나온 반파는 커패시터(C1)에 의해 평활되어 직류로 전환된다. 여기서, 평활작용은 커패시터(C1)의 충방전 특성에 의해 교류파형을 직류파형에 유사하도록 출력해 내는 것이다.
상기와 같이, 상기 다이오드(D1,D2)에 의해 반파로 정류되고, 상기 커패시터(C1)에 의해 평활된 직류는 다시 피드백(feedback)되어 상기 인버터(20)로 입력되며, 상기 인버터(20)는 이와 같이 인가받은 직류에 의해 전류량을 조절하여, 상기 형광램프(10)로 공급될 전류량을 유지하게 된다.
한편, 상기 형광램프(10)와 인버터(20)는 커넥터(connector)에 의해 연결된다. 즉, 형광램프(10)와 인버터(20)는 액정표시장치 내에 개별적으로 구비되어 있고, 상기 커넥터에 의해 전기적 연결이 용이하므로, 상기 형광램프(10)에 불량이 발생하거나 상기 인버터(20)의 불량시에도 개별적으로 교환이 가능하다.
또한, 상기 형광램프(10) 양단(H_LAMP, L-LAMP)과 회로라인의 연결부는 보통, 납땜에 의해 전기적으로 연결된다.
그런데, 상기 형광램프(10) 양단(H_LAMP, L-LAMP)과 회로라인을 연결하는 연결부의 납땜이 잘 안되었을 경우, 즉, 상기 연결부의 접촉이 완전하기 않을 경우 또는, 상기 형광램프(10)와 인버터(20)를 연결하는 커넥터(CON1)의 체결이 불량일 경우, 저항이 증가하며, 고전압이 유도되어 각종 소자들 및 인버터(20)를 파괴하고, 손상을 줄 수 있다.
이와 같이, 종래의 인버터(20) 및 형광램프(10)의 연결구조에서는 순간적으로 발생할 수 있는 고전압에 의해 회로가 쉽게 파괴될 수 있었다.
따라서, 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 본 발명이 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 형광램프와 인버터에 전기적으로 연결되어 예기치 않게 발생할 수 있는 고전압에 의한 소자 및 인버터의 피해를 최소화함으로써, 인버터의 오작동에 의해 램프의 휘도가 일정하게 유지되지 못하거나 점등되지 못하여 발생하는 화질저하를 방지할 수 있는 액정표시장치의 백라이트 유닛을 제공하는데 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 액정표시장치의 빛을 발산하는 램프와, 상기 램프가 빛을 발산하도록 전원을 공급하는 인버터와, 상기 램프의 일측에 전기적으로 연결되어 상기 인버터방향으로의 전류유입을 방지하는 보호회로를 포함하여 구성된다.
상기와 같은 본 발명의 특징은 순간적으로 발생할 수 있는 고전압에 의해 1차적으로 인버터나 각종 소자들이 손상되는 것을 방지하고, 2차적으로 손상되어 오작동하는 인버터에 의해 램프가 일정한 휘도를 유지하지 못하거나 점등되지 않는 경우 발생할 수 있는 액정표시장치의 화질저하를 방지하는 것이다.
이와 같은, 액정표시장치의 보호회로를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도2는 인버터 및 형광램프의 구성을 간략하게 나타낸 도면이다.
도2를 참조하면, 직류를 교류로 전환시킴과 아울러, 일정하게 승압시켜 출력하는 인버터(120)와, 상기 인버터(120)로부터 공급된 전원에 의해 빛을 발산하는 형광램프(110)와, 상기 형광램프(110) 일측에 전기적으로 연결되어 고전압을 통과시키는 보호회로(130)을 포함하여 구성된다.
상기 형광램프(110)는 전류에 의해 구동되는 전류구동장치로서, 상기 인버터(120)는 상기 형광램프(110) 양단(H_LAMP', L-LAMP')에 고전압을 인가하며, 전류가 도통 가능해지는 개시전압부터는 램프(110)가 안정적으로 구동한다. 그리고, 상기 형광램프(110)로부터 계속적인 빛을 내기 위해서는 교류를 인가시켜 그 상태를 유지하여야 한다. 이때, 상기 형광램프(110)에 공급되는 전류량을 조절함으로써, 상기 형광램프(110)의 휘도를 조절해 줄 수 있다.
액정표시장치에서 정확한 휘도를 가진 화상을 표시하기 위해서는 상기 형광램프(110)의 휘도를 일정하게 유지해줄 필요가 있다. 따라서, 상기 인버터(120)는 상기 형광램프(110)를 경유해 나온 전류를 재입력받아 전류량을 조절하여, 상기 형광램프(110)에 전류를 공급함에 따라, 상기 형광램프(110)에서는 동일한 휘도의 빛이 발산된다.
상기 인버터(120)는 상기 형광램프(110)의 양단(H_LAMP', L-LAMP')을 통해 고전압을 인가하고, 구동을 위한 교류전원을 공급함으로써, 상기 형광램프(110)가 빛을 발산하게 만든다. 상기 형광램프(110)의 저전압단(L_LAMP')으로부터 나오는 교류는 다이오드(D11)에 의해 파형이 반파로 정류된다. 즉, 상기 다이오드(D11)는 양극과 음극이 반복되는 교류파형에서 양극과 음극 중 음극의 파형을 제거하고, 양극의 파형만 반복되는 교류파형을 얻어낸다.
이와 같이, 상기 다이오드(D11)로부터 경유하여 반파로 정류된 교류는 커패시터(C11)에 의해 평활되어 직류로 전환된다. 여기서, 평활작용은 커패시터(C11)의 충방전 특성에 의해 교류파형을 직류파형에 가깝도록 출력해 내는 것이다.
상기와 같이, 상기 형광램프(110)의 저전압단(L_LAMP')으로부터 나온 교류는 상기 다이오드(D11)에 의해 반파로 정류되고, 상기 커패시터(C11)에 의해 평활되어 직류형태로 상기 인버터(120)에 피드백(feedback)된다. 이때, 상기 인버터(120)는 인가받은 직류에 의해 상기 형광램프(110)에 공급할 전류량을 조절하게 된다.
한편, 상기 형광램프(110)의 저전압단(L_LAMP')에는 보호회로(130)가 연결되며, 그 보호회로(130)는 복수의 제너다이오드(zener diode, ZD11,ZD12)와, 저항(R21)으로 구성된다.
보통, 다이오드는 그 다이오드의 양극에 순방향 바이어스(forward bias)를 걸어줌으로써, 상기 다이오드를 구동시키는데 반해, 상기 제너다이오드(ZD11,ZD12)는 역방향 바이어스(reverse bias)을 걸어준다. 즉, 상기 제어다이오드(ZD11,ZD12)에 인가되는 전압이 증가하여 제너항복전압(zener breakdown voltage)에 이르게 되면, 상기 제어다이오드(ZD11,ZD12)를 통해 전류가 급격하게 흘러나가게 된다. 그리고, 상기 제어다이오드(ZD11,ZD12)에 인가되는 전압은 일정한 레벨로 유지된다. 이와같은, 역방향 항복특성을 이용한 제어다이오드(ZD11,ZD12)를 적용하여, 급격한 전압의 증가에 따라 발생되는 급격한 전류의 흐름을 제어할 수 있게된다.
상기한 바와 같은 보호회로(130)의 동작을 상세히 설명하면 다음과 같다.
상기 인버터(120)와 형광램프(110)를 연결하는 커넥터(CON11)의 접촉불량이나 상기 형광램프(110)의 저전압단(L_LAMP')에서의 접촉불량 등으로 인해 순간적으로 고전압이 유도되었을 경우, 상기 형광램프(110)에서 상기 인버터(120)에 전기적으로 연결된 각종 소자들과 상기 인버터(120)에는 과전류가 급격하게 유입되어 손상 또는 파괴될 수 있다. 이때, 상기 보호회로(130) 내의 제 1 제너다이오드(ZD11)에서는 순간적인 고전압에 의해 제너항복전압이 충족되어 상기 제 1제너다이오드(ZD11)를 통해 많은 과전류가 유입된다. 따라서, 고전압에 의해 공급되는 많은 전류는 상기 인버터(120)쪽으로의 유입이 억제되므로, 과전류에 의한 상기 인버터(120)의 손상 또는 파괴를 방지할 수 있다.
한편, 상기 제 1제너다이오드(ZD11)를 통해 유입된 많은 전류들은 저항(R21)에 의해 전류량이 감소되고, 제 2제너다이오드(ZD12)에 의해 전류의 역류가 방지되어 접지된다. 이때, 급격하게 유입되는 전류량을 효과적으로 분산시켜 저지하기 위해서 상기 저항(R21)의 갯수를 복수개로 조정할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 액정표시장치의 백라이트 유닛은 역방향 항복특성을 가진 제너다이오드로 보호회로를 구성하여, 예기치않게 발생할 수 있는 고전압으로 인해 급격하게 흐르는 전류를 보호회로쪽으로 유입되게 함에 따라, 1차적으로 인버터쪽으로 전류가 유입되어 인버터가 손상되거나 파괴되는 것을 방지하고, 2차적으로 손상된 인버터의 오작동에 의해 램프의 휘도가 불균일하게 되어 액정표시장치의 화질이 저하되는 것을 방지한다.
도1은 인버터 및 형광램프의 구성을 간략하게 나타낸 도면.
도2는 인버터 및 형광램프의 구성을 간략하게 나타낸 도면.
**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**
110: 램프 120: 인버터
130: 보호회로 H_LAMP: 고전압단
L_LAMP: 저전압단 ZD11: 제 1제너다이오드
ZD12: 제 2제너다이오드 R11,R21: 저항
D11: 다이오드 C11: 커패시터

Claims (6)

  1. 빛을 발산하는 램프;
    상기 램프가 빛을 발산하도록 전원을 공급하는 인버터; 및
    상기 램프의 일측에 전기적으로 연결되어 상기 인버터방향으로의 과전류유입을 억제하는 보호회로를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 백라이트 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 인버터는 상기 램프에 교류전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 백라이트 유닛.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 보호회로에는 적어도 하나의 제너다이오드가 구비된 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 백라이트 유닛.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 보호회로에는 적어도 하나의 저항이 추가로 포함되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 백라이트 유닛.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 보호회로에는 제 1제너다이오드 및 제 2제너다이오드가 구비된 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 백라이트 유닛.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제 1제너다이오드는 전류를 유입받고, 상기 제 2제너다이오드는 전류의 역류를 방지하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 백라이트 유닛.
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