KR20090050573A

KR20090050573A - 광원 유닛 및 그를 가지는 액정 표시 장치

Info

Publication number: KR20090050573A
Application number: KR20070117090A
Authority: KR
Inventors: 김부진
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2007-11-16
Filing date: 2007-11-16
Publication date: 2009-05-20

Abstract

본 발명은 광원의 개수를 줄일 수 있는 광원 유닛 및 그를 가지는 액정 표시 장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 광원 유닛은 다수개의 점광원으로 이루어진 광원 어레이와; 상기 다수의 광원 어레이가 실장된 적어도 하나의 회전판과; 상기 회전판을 회전시키는 모터를 구비하는 것을 특징으로 한다.

회전판, 점광원, 모터

Description

광원 유닛 및 그를 가지는 액정 표시 장치{LIGHT SOURCE UNIT AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY HAVING THE SAME}

본 발명은 광원 유닛 및 그를 가지는 액정 표시 장치에 관한 것으로, 특히 광원의 개수를 줄일 수 있는 광원 유닛 및 그를 가지는 액정 표시 장치에 관한 것이다.

통상적으로, 액정표시장치(Liquid Crystal Display ; LCD)는 경량, 박형, 저소비 전력구동 등의 특징으로 인해 그 응용범위가 점차 넓어지고 있는 추세에 있다. 이러한 액정표시장치는 두 기판 사이에 주입된 이방성 유전율을 갖는 액정 물질에 전계를 인가하고, 이 전계의 세기를 조절하여 기판에 투과되는 빛의 양을 조절함으로써 원하는 화상을 표시한다.

액정 표시 장치의 액정 표시 패널은 스스로 발광하지 못하는 비발광소자이므로 액정 표시 장치는 그 액정 표시 패널에 광을 제공하는 광원 유닛을 구비한다.

광원 유닛에 이용되는 광원은 점광원인 발광 다이오드가 주로 이용된다. 발광 다이오드를 이용하는 광원 유닛을 통해 빛이 공급되는 액정 표시 모듈이 대형화됨에 따라서 발광 다이오드의 개수의 증가도 요구되고 있다. 발광 다이오드의 개 수가 증가됨에 따라 비용이 상승하게 된다.

또한, 발광 다이오드는 자신에 공급되는 에너지의 약 15%만 빛을 생성하는 데 사용하고 나머지 약 85%는 열을 생성하는 데 사용된다. 따라서, 발광 다이오드의 개수가 증가됨에 따라 발광 다이오드에서 생성되는 열 또한 증가하게 됨과 아울러 발광 다이오드를 구동하기 위한 소비전력도 증가하게 되는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 광원의 개수를 줄일 수 있는 광원 유닛 및 그를 가지는 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 광원 유닛은 다수개의 점광원으로 이루어진 광원 어레이와; 상기 다수의 광원 어레이가 실장된 적어도 하나의 회전판과; 상기 회전판을 회전시키는 모터를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 회전판은 라인 형태 또는 십자가 형태로 다수개 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 회전판의 폭 방향과 나란한 방향으로 이격되는 상기 회전판들은 상기 회전판의 길이만큼 이격되는 것을 특징으로 한다.

상기 모터는 상기 회전판을 1Hz~120Hz의 속도로 회전시키는 것을 특징으로 한다.

상기 광원 유닛은 상기 회전판에서 출사되는 광을 보상하도록 형성되는 보상 부재를 추가로 구비하며, 상기 보상 부재는 각 회전판마다 각 회전판과 대응하도록 형성되거나 다수의 회전판과 대응하는 영역 상에 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 다수개의 점광원으로 이루어진 광원 어레이, 상기 다수의 광원 어레이가 실장된 적어도 하나의 회전판, 상기 회전판을 회전시키는 모터를 포함하는 광원 유닛과; 상기 광원 유닛에서 생성된 광을 이용하여 화상을 구현하는 액정 표시 패널을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 액정 표시 장치는 상기 광원 유닛을 구동하기 위한 광원 유닛 구동부를 추가로 구비하며, 상기 광원 유닛 구동부는 상기 광원 유닛으로부터 출사되는 광을 감지하고 그에 해당하는 감지 신호를 생성하는 광감지부와; 상기 감지 신호를 분석하여 실제 색상 정보를 생성하는 컬러 프로세서와; 상기 광원 어레이를 구동하기 위한 목표 색상 정보를 생성하는 디밍부와; 상기 실제 색상 정보와 상기 목표 색상 정보의 차이를 계산하여 그에 해당하는 제어 신호를 생성하는 연산부와; 상기 연산부의 제어 신호에 응답하여 상기 광원의 발광 휘도를 조절하는 광원 구동부와; 상기 연산부의 제어 신호에 응답하여 상기 모터의 회전속도를 조절하는 모터 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 광원 유닛 및 그를 가지는 액정 표시 장치는 회전하는 회전판 상에 광원이 실장된다. 따라서, 본 발명에 따른 광원 유닛 및 그를 가지는 액정 표시 장치는 종래 대비 광원의 개수를 1/5이하로 줄일 수 있어 비용을 절감할 수 있음과 아울러 소비전력도 줄일 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 광원 유닛 및 그를 가지는 액정 표시 장치는 회전판이 회전함으로써 광원 유닛 내부의 공기 흐름이 발생되어 공냉 효과를 얻을 수 있다.

이하, 첨부된 도면 및 실시 예를 통해 본 발명의 실시 예를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 광원 유닛을 나타내는 단면도이다.

도 1에 도시된 광원 유닛(120)은 광원 어레이(110)와, 회전판(112)와, 모터(114)와, 반사판(126)과, 보상 부재(122) 및 광학 시트(116)를 구비한다.

광원 어레이(110)는 백색광을 생성하기 위해 도 2a 내지 도 2c 중 어느 한 구조로 형성된다.

도 2a에 도시된 광원 어레이(110)는 적색, 녹색 및 청색 발광 다이오드(110a,110b,110c)로 이루어지며, 도 2b에 도시된 광원 어레이(110)는 적색 및 녹색 발광 다이오드(110a,110c)와 2개의 청색 발광 다이오드(110b)로 이루어지며, 도 2c에 도시된 광원 어레이는 적색 및 청색 발광 다이오드(110a,110b)와 2개의 녹색 발광 다이오드(110c)로 이루어집니다. 이외에도 광원 어레이(110)는 백색 발광 다이오드(WLED)로 이루어지거나 자외선 발광 다이오드(UVLED)로 이루어질 수도 있다.

회전판(112)에는 도 3에 도시된 바와 같이 다수의 광원 어레이(110)가 실장된다. 이러한 회전판(112)은 모터(114)에 의해 회전하게 된다. 회전시 인접한 회전판들(112) 간의 충돌을 방지하기 위해 회전판들(112)은 소정 간격으로 이격된다. 구체적으로, 회전판(112)의 폭 방향과 나란한 방향으로 이격되는 회전판들(112)은 회전판(112)의 길이(L)만큼 이격된다.

회전판(112)은 도 4a에 도시된 바와 같이 라인 형태로 형성되거나 도 4b에 도시된 바와 같이 십자가 형태로 형성된다. 면적이 넓은 회전판(112)은 면적이 작은 회전판(112)에 비해 실장되는 광원 어레이(110) 수가 많다. 따라서, 면적이 넓은 회전판(112)의 회전속도를 면적이 작은 회전판(112)의 회전 속도와 같게 하면, 면적이 넓은 회전판(112)은 면적이 작은 회전판보다 많은 출사광량을 얻을 수 있다. 즉, 도 4b에 도시된 회전판(112)의 회전속도를 도 4a에 도시된 회전판(112)의 회전 속도와 같게 하면, 도 4b에 도시된 회전판(112)에 실장된 다수의 광원 어레이(110)는 도 4a에 도시된 광원 어레이(110)보다 많은 출사광량을 얻을 수 있다.

이와 같은 회전판(112)은 모터(114)에 의해 전달되는 회전력에 의해 회전하여 다수의 광원 어레이(110)에서 발생된 점광원을 다수의 원형태의 면광원으로 변환시킨다.

모터(114)는 단상 교류용 모터 또는 3상 교류용 모터로 형성된다. 이러한 모터(114)는 반사판(126) 상에 회전판들(112) 각각과 연결되도록 형성되어 회전판(112)을 1Hz~120Hz(=60rpm~7200rpm)의 속도로 회전시킨다. 이를 위해, 모터(114)의 회전축(118)은 도 4a 및 도 4b에 도시된 회전판(112)의 중심부에 형성된 회전홀(108)에 삽입된다. 이러한 모터(114)에서 발생되는 회전력은 회전축(118)을 통해 회전판(112)에 전달된다.

보상 부재(122)는 도 1에 도시된 바와 같이 광학 시트(116) 하부에 형성되어 다수의 회전판(112)과 대응되도록 형성되거나 도 5에 도시된 바와 같이 각각의 회전판(112)을 감싸도록 형성되어 각 회전판(112)과 대응되도록 형성된다.

이러한 보상 부재(122)는 회전판(112)의 회전에 의해 형성되는 회전 영역들 사이의 비회전 영역까지 백색광이 출사되도록 한다. 구체적으로, 다수의 광원 어레이(110)가 실장된 회전판(112)이 소정 속도로 회전하게 되면, 도 6a에 도시된 바와 같이 각 회전판(112)과 대응되는 회전 영역(130)이 형성된다. 이러한 회전 영역(130)에는 도 6b에 도시된 바와 같이 백색광이 출사되고, 회전 영역(130)들 사이의 비회전 영역(132)에는 백색광이 출사되지 않는다. 따라서, 보상 부재(122)를 이용하여 도 6c에 도시된 바와 같이 회전 영역(130)들 사이로 백색광을 확산시켜 비회전 영역(132)까지 백색광이 출사되도록 한다.

광학 시트(116)는 보상 부재(122)로부터 출사되는 광의 휘도 및 휘도 균일성을 향상시키는 역할을 한다. 이러한 광학 시트(116)는 광원으로부터 출사된 광을 확산시키는 확산시트와, 확산시트에서 확산된 광을 액정 표시 패널에 수직한 방향으로 집광하는 프리즘 시트와, 프리즘 시트의 손상을 보호하기 위한 보호 시트 등을 포함한다.

도 7은 도 1에 도시된 광원 유닛을 가지는 액정 표시 장치의 블럭도이다.

도 7에 도시된 액정 표시 장치는 화상을 표시하는 액정 패널(142)과, 액정 패널(142)을 구동하는 게이트 구동부(148) 및 데이터 구동부(146)와, 게이트 구동부(148) 및 데이터 구동부(146)를 제어하는 타이밍 제어부(144)와, 액정 패널(142)에 광을 조사하는 광원 유닛(120)과, 광원 유닛(120)을 구동하기 위한 광원 유닛 구동부(160)를 구비한다.

액정 패널(142)은 액정셀(Clc) 매트릭스와, 게이트 라인(GL) 및 데이터 라인(DL)과 접속되어 액정셀(Clc) 각각을 구동하는 박막 트랜지스터(TFT)를 구비한다. 액정 패널(142)의 박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 라인(GL)으로부터의 게이트 온 전압에 의해 턴-온되어 데이터 라인(DL)의 데이터 신호가 액정셀(Clc)에 공급되어 액정셀(Clc)은 공통 전압(Vcom)과 데이터 신호와의 차만큼의 전압이 인가되고, 게이트 오프 전압에 의해 턴-오프되어 액정셀(Clc)에 인가된 전압이 유지되게 한다. 액정셀(Clc)은 인가된 전압에 따라 액정을 구동하여 광투과율을 조절함으로써 액정 패널(142)은 화상을 표시하게 된다.

게이트 구동부(148)는 타이밍 제어부(144)로부터의 제어 신호에 응답하여 게이트 온 전압을 게이트 라인(GL)에 순차적으로 공급하고, 그 외의 기간에는 게이트 오프 전압을 공급한다.

데이터 구동부(146)는 타이밍 제어부(144)로부터의 제어 신호 및 감마 전압을 이용하여 디지털 데이터 신호를 아날로그 전압으로 변환하고, 변화된 아날로그 전압을 데이터 라인(DL)에 공급한다.

타이밍 제어부(144)는 시스템(도시하지 않음)를 통해 입력된 다수의 동기 신호를 이용하여 다수의 제어 신호를 생성하고 그 제어 신호를 게이트 구동부(148)와 데이터 구동부(146)로 공급한다.

광원 유닛 구동부(120)는 광원 구동부(152), 광감지부(154), 컬러 프로세서(156), 디밍부(158), 연산부(162) 및 모터 구동부(150)를 포함한다.

광원 유닛(120)의 광원은 회전판에 실장되어 모터에 의해 소정 속도로 회전함과 아울러 광원 구동부(152)에서 생성된 구동 신호를 이용하여 광을 출사한다.

광 감지부(154)는 예를 들어 광센서로 형성되어 광원 유닛(120)으로부터 출사되는 빛을 감지하고 감지된 빛에 따른 전기적인 감지 신호를 출력한다.

컬러 프로세서(156)는 광 감지부(154)로부터 수신된 감지 신호를 분석한 후 실제 색상 정보를 생성한다.

디밍부(158)는 타이밍 제어부(144)로부터 데이터 구동부(146)에 공급되는 한 프레임의 데이터를 이용하여 광원을 제어하기 위한 디밍 신호, 즉 목표 색상 정보를 생성한다. 구체적으로, 디밍부(158)는 데이터 구동부(146)에 입력되는 한 프레임의 데이터의 평균 휘도를 검출하여 그에 해당하는 디밍 신호를 생성한다.

연산부(162)는 컬러 프로세서(156)의 색상 정보와 디밍부(158)의 디밍 신호의 차이를 계산하여 그 차이에 해당하는 만큼 모터 회전 속도와 광원의 입력 전류를 조절하기 위한 제어 신호를 생성한다.

광원 구동부(152)는 연산부(162)로부터의 제어 신호에 응답하여 광원에 입력되는 입력 전류를 조절해서 광원의 발광 휘도를 조절한다. 이를 위해, 광원 구동부(152)는 입력 전류의 진폭 레벨을 조절하거나 입력 전류의 온 듀티(on duty)폭을 조절한다.

모터 구동부(150)는 연산부(162)로부터의 제어 신호에 응답하여 모터의 회전 속도를 결정한다. 모터 구동부(150)는 컬러 프로세서(156)의 색상 정보와 디밍부(158)의 디밍 신호의 차이가 클수록 모터의 회전 속도를 증가시킨다. 이는 모 터(114)의 회전 속도가 증가할수록 회전판(112)에 실장된 광원 어레이(110)의 백색광의 출사 횟수가 증가하게 되므로 휘도가 상승하기 때문이다.

도 8a 및 도 8b는 하나의 회전판을 이용하여 액정 표시 패널에 빛을 조사하는 경우를 설명하기 위한 도면이다.

도 8a에 도시된 액티브 영역(170)을 구획하기 위한 케이스(172)는 비회전 영역(132)과 회전 영역(130)의 일부와 중첩되도록 형성되어 액티브 영역(170)이 회전 영역(130) 내에 위치하도록 한다.

도 8b에 도시된 케이스(172)는 도 8a에 도시된 액티브 영역(170)보다 넓은 면적의 액티브 영역(170)을 가지도록 비회전 영역(132)의 일부와 중첩되도록 형성된다. 이 경우, 도 1 및 도 5에 도시된 보상 부재(122)를 이용하여 비회전 영역(132)까지 백색광이 출사되도록 한다. 따라서, 도 8b에 도시된 액티브 영역(170)은 회전 영역(130)과 중첩됨과 아울러 비회전 영역(132)과도 중첩되도록 형성된다.

이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 종래의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 광원 유닛을 나타내는 단면도이다.

도 2a 내지 도 2c는 도 1에 도시된 광원 어레이의 실시예들을 설명하기 위한 도면이다.

도 3은 도 1에 도시된 광원 어레이가 실장된 회전판과 모터를 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.

도 4a 및 도 4b는 도 1에 도시된 회전판의 실시예들을 설명하기 위한 사시도이다.

도 5는 도 1에 도시된 보상 부재의 다른 실시 예를 나타내는 단면도이다.

도 6a 내지 도 6c는 도 1 및 도 5에 도시된 보상 부재의 역할을 설명하기 위한 단면도이다.

도 7은 도 1에 도시된 광원 유닛을 가지는 액정 표시 장치를 나타내는 블럭도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

110 : 광원 어레이 112 : 회전판

114 : 모터 116 : 광학 시트

120 : 광원 유닛 122 : 보상 부재

126 : 반사판 142 : 액정 표시 패널

144 : 타이밍 제어부 146 : 데이터 구동부

148 : 게이트 구동부 150 : 모터 구동부

152 : 광원 구동부 154 : 광감지부

156 : 컬러 프로세서 158 : 디밍부

162 : 연산부 172 : 케이스

Claims

다수개의 점광원으로 이루어진 광원 어레이와;

상기 다수의 광원 어레이가 실장된 적어도 하나의 회전판과;

상기 회전판을 회전시키는 모터를 구비하는 것을 특징으로 하는 광원 유닛.
제 1 항에 있어서,

상기 회전판은 라인 형태 또는 십자가 형태로 다수개 형성되는 것을 특징으로 하는 광원 유닛.
제 2 항에 있어서,

상기 회전판의 폭 방향과 나란한 방향으로 이격되는 상기 회전판들은 상기 회전판의 길이만큼 이격되는 것을 특징으로 하는 광원 유닛.
제 1 항에 있어서,

상기 모터는 상기 회전판을 1Hz~120Hz의 속도로 회전시키는 것을 특징으로 하는 광원 유닛.
제 1 항에 있어서,

상기 회전판에서 출사되는 광을 보상하도록 형성되는 보상부재를 추가로 구 비하며,

상기 보상 부재는 각 회전판마다 각 회전판과 대응하도록 형성되거나 다수의 회전판과 대응하는 영역 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 광원 유닛.
다수개의 점광원으로 이루어진 광원 어레이, 상기 다수의 광원 어레이가 실장된 적어도 하나의 회전판, 상기 회전판을 회전시키는 모터를 포함하는 광원 유닛과;

상기 광원 유닛에서 생성된 광을 이용하여 화상을 구현하는 액정 표시 패널을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제 6 항에 있어서,

상기 광원 유닛은

상기 회전판에서 출사되는 광을 보상하도록 형성되는 보상부재를 추가로 구비하며,

상기 보상 부재는 각 회전판마다 각 회전판과 대응하도록 형성되거나 다수의 회전판과 대응하는 영역 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제 6 항에 있어서,

상기 광원 유닛을 구동하기 위한 광원 유닛 구동부를 추가로 구비하며,

상기 광원 유닛 구동부는

상기 광원 유닛으로부터 출사되는 광을 감지하고 그에 해당하는 감지 신호를 생성하는 광감지부와;

상기 감지 신호를 분석하여 실제 색상 정보를 생성하는 컬러 프로세서와;

상기 광원 어레이를 구동하기 위한 목표 색상 정보를 생성하는 디밍부와;

상기 실제 색상 정보와 상기 목표 색상 정보의 차이를 계산하여 그에 해당하는 제어 신호를 생성하는 연산부와;

상기 연산부의 제어 신호에 응답하여 상기 광원의 발광 휘도를 조절하는 광원 구동부와;

상기 연산부의 제어 신호에 응답하여 상기 모터의 회전속도를 조절하는 모터 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.