KR20110083121A - 텔레비전, 광원 구동 장치 및 전원 공급 장치 - Google Patents

텔레비전, 광원 구동 장치 및 전원 공급 장치 Download PDF

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KR20110083121A
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Abstract

본 발명은 광원 구동 장치에 관한 것으로서, 상기 광원 구동 장치는 광원부로부터 출력되는 출력 신호를 이용하여 상기 광원부의 동작 상태에 대응하는 동작 감지 신호를 출력하는 동작 상태 감지부, 상기 동작 감지 신호를 입력 받아 상기 광원부의 동작 상태에 대응하는 아날로그 형태의 제어 신호를 출력하는 광원 제어부, 그리고 상기 제어 신호를 디지털 상태의 제어 신호로 변환하여 전원 공급 장치로 출력하는 아날로그-디지털 변환부를 포함한다. 이로 인해, 잡음 마진이 큰 디지털 신호로 신호가 변환됨에 따라 광원부와 전원 공급 장치 간의 전송 거리가 증가하여도 노이즈로 인한 신호 왜곡이 발생하지 않으므로, 광원부의 제어 동작이 원활이 이루어진다.

Description

텔레비전, 광원 구동 장치 및 전원 공급 장치{TELEVISION, DRIVING APPARATUS OF LIGHT SOURCE, AND POWER SUPPLYING APPARATUS}
본 발명은 텔레비전, 광원 구동 장치 및 전원 공급 장치에 관한 것이다.
컴퓨터의 모니터나 텔레비전(television, TV) 등에 사용되는 표시 장치(display device)에는 스스로 발광하는 발광 다이오드(light emitting diode, LED), EL(electroluminescence), 진공 형광 표시 장치(vacuum fluorescent display, VFD), 전계 발광 소자(field emission display, FED), 플라스마 표시 장치(plasma display panel, PDP) 등과 스스로 발광하지 못하고 광원을 필요로 하는 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD) 등이 있다.
일반적인 액정 표시 장치는 전계 생성 전극이 구비된 두 표시판과 그 사이에 들어 있는 유전율 이방성(dielectric anisotropy)을 갖는 액정층을 포함한다. 전계 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고, 전압을 변화시켜 이 전기장의 세기를 조절하고 이렇게 함으로써 액정층을 통과하는 빛의 투과율을 조절하여 원하는 화상을 얻는다.
이때의 빛은 별도로 구비된 인공 광원일 수도 있고 자연광일 수도 있다.
액정 표시 장치용 광원, 즉 백라이트 유닛(backlight unit)은 광원으로 CCFL(cold cathode fluorescent lamp)나 EEFL(external electrode fluorescent lamp) 등과 같은 복수의 형광 램프(fluorescent lamp)나 발광 다이오드(LED, light emitting diode)를 사용한다.
형광 램프를 이용할 경우, 전력 소모가 크고 발열로 인해 액정 표시 장치의 소자 특성이 나빠진다. 또한 형광 램프가 통상적으로 막대형이므로 충격에 약하여 파손의 위험이 크고, 램프의 위치에 따라 온도가 일정하지 않아 위치별로 램프의 휘도가 달라지고, 그에 따라 액정 표시 장치의 화질이 떨어진다.
한편, 발광 다이오드의 경우 반도체 소자이므로 수명이 길고 점등 속도가 빠르며 소비 전력이 적다. 또한 충격에 강하며 소형화 및 박막화에 유리하다.
따라서 휴대 전화기 등과 같은 소형 액정 표시 장치뿐만 아니라 모니터나 텔레비전과 같은 중대형 액정 표시 장치에도 백라이트 유닛의 광원으로서 발광 다이오드를 이용하는 추세이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 광원의 오동작을 줄이는 것이다.
이러한 과제를 이루기 위한 본 발명의 한 특징에 따라 구동 전압에 의해 동작되는 광원부를 구동하는 구동 장치는 상기 광원부로부터 출력되는 출력 신호를 이용하여 상기 광원부의 동작 상태에 대응하는 동작 감지 신호를 출력하는 동작 상태 감지부, 상기 동작 감지 신호를 입력 받아 상기 광원부의 동작 상태에 대응하는 아날로그 형태의 제어 신호를 출력하는 광원 제어부, 그리고 상기 제어 신호를 디지털 상태의 제어 신호로 변환하여 전원 공급 장치로 출력하는 아날로그-디지털 변환부를 포함한다.
상기 광원부는 적어도 하나의 발광 다이오드를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따른 전원 공급 장치는 복수의 광원에 구동 전압을 인가하는 전원 공급 장치로서, 외부로부터 인가되는 교류 전압을 직류 전압으로 변환하여 상기 구동 전압으로 인가하는 전원 공급부, 그리고 상기 광원의 동작을 제어하는 백라이트 유닛으로부터 인가되는 디지털 상태의 제어 신호를 아날로그 상태의 제어 신호로 변환하여 상기 전원 공급부에 인가하는 디지털-아날로그 변환부를 포함하고, 상기 전원 공급부는 상기 아날로그 상태의 제어 신호에 따라 상기 직류 전압의 크기를 변환하고, 상기 전원 공급 장치는 상기 백라이트 유닛의 외부에 장착된다.
상기 광원 발광 다이오드일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따른 텔레비전은 복수의 광원부, 상기 광원부로부터 출력되는 출력 신호를 이용하여 상기 광원부의 동작 상태에 대응하는 동작 감지 신호를 출력하는 동작 상태 감지부, 상기 동작 감지 신호를 입력 받아 상기 광원부의 동작 상태에 대응하는 아날로그 형태의 제어 신호를 출력하는 광원 제어부, 그리고 상기 제어 신호를 디지털 상태의 제어 신호로 변환하여 전원 공급 장치로 출력하는 아날로그-디지털 변환부를 포함한다.
상기 광원부는 적어도 하나의 발광 다이오드를 포함할 수 있다.
이러한 특징에 따라, 백라이트 유닛과 전원 공급 장치 간의 전송 거리가 증가하여도 노이즈로 인한 신호 왜곡이 발생하지 않으므로, 백라이트 유닛의 제어 동작이 원활이 이루어진다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 텔레비전의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 백라이트 유닛과 전원 공급 장치의 블록도이다.
도 5은 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 구성을 보여주는 분해 사시도이다.
도 6은 도 1의 A-A 선도에 따라 디스플레이 모듈 구성을 보여주는 단면도이다.
도 7은 도 6의 Q 부분의 확대도이다.
도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 디스플레이 모듈의 배면을 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 백라이트 유닛의 분해 사시도이다.
도 10은 본 발명의 한 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구성을 간략하게 보여주는 평면도이다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
이제 본 발명의 실시예에 따른 텔레비전에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 텔레비전의 블록도이다. 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이고, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다. 또한, 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 백라이트 유닛과 전원 공급 장치의 블록도이다.
먼저, 도 1을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 텔레비전(1)에 대하여 설명한다.
도 1에 도시한 것처럼, 텔레비전(1)는 외부에 장착된 전원 공급 장치(700)와 연결되어 있고, 튜너(tuner)(10), 역다중화부(demodulator)(20), 역다중화부(20)에 연결된 오디오 디코더(30)와 비디오 디코더(40), 오디오 디코더(30)에 연결된 음성 출력부(50), 사용자 입력부(60), 메모리부(70), 사용자 입력부(60), 비디오 디코더(40)에 연결된 온스크린 디스플레이(OSD, on screen display) 처리부(90), 비디오 디코더(40)와 전원 공급 장치(70)에 연결된 표시 장치(110) 및 사용자 입력부(60)와 메모리부(70)에 연결되어 있고, 튜너(10), 역다중화부(20), 오디오 디코더(30), 비디오 디코더(40) 및 OSD 처리부(70)를 제어하는 제어부(80)를 구비한다.
튜너(10)는 안테나, 케이블, 또는 위성 등에서 수신되는 방송 신호 중에서, 제어 신호에 대응하는 주파수 대역을 갖는 방송 신호를 선택하여 출력한다.
역다중화부(20)는 튜너(10)로부터 제공되는 방송 신호를 역다중화하여 비디오 신호와 오디오 신호로 분리한다.
오디오 디코더(30)는 압축 코딩된 오디오 신호를 디코딩하여 원래의 오디오 신호로 복원한다.
음성 출력부(50)는 오디오 디코더(30)로부터의 오디오 신호를 음성으로 출력한다. 이러한 음성 출력부(50)는 스피커(speaker)일 수 있다
OSD 처리부(90)는 사용자에 의해 선택 가능한 메뉴나 샘플 영상, 기호, 문자 등을 OSD 영상으로 출력하기 위한 OSD 신호를 비디오 디코더(140)로 출력한다.
비디오 디코더(40)는 역다중화부(20)로부터 인가되는 압축 코딩된 비디오 신호를 디코딩하여 원래의 비디오 신호로 복원하며, 비디오 신호를 스케일링하며 OSD 처리부(90)로부터의 OSD 신호와 비디오 신호를 합성하여 표시 장치(110)에 출력한다.
사용자 입력부(60)는 채널 등록이나 채널 전환 등을 위한 사용자의 조작에 의해 동작되며, 사용자의 동작에 해당하는 제어 신호를 생성하여 출력한다. 사용자 입력부(60)는 리모트 컨트롤러(remote controller), 또는 텔레비전(1)의 본체에 부착된 입력 버튼이나 터치 스크린 등으로 이루어질 수 있다. 사용자 입력부(60)가 리모트 컨트롤러일 경우, 리모트 컨트롤러로부터 무선으로 수신된 적외선(IR) 신호를 수신하고 사용자의 동작에 대응하는 메뉴 선택 신호를 생성하여 제어부(80)로 출력하는 신호 수신부를 더 포함할 수 있다.
메모리부(70)는 텔레비전(1)의 동작에 필요한 방송 신호에 따른 정보나 데이터 등이 저장되어 있다.
제어부(80)는 사용자 입력부(60)로부터의 제어 신호에 따라서 메모리부(70)에 저장된 데이터나 정보를 이용하여 각 구성요소의 동작을 제어하여, 방송 신호의 수신이나 처리 동작 등을 제어한다.
표시 장치(110)는 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD)나 플라즈마 표시 장치[plasma display panel (PDP) device] 등으로 이루어진 영상 출력 장치로서, 입력되는 비디오 신호에 대응하는 영상을 표시한다.
이러한 구조를 갖는 본 발명의 한 실시예에 따른 텔레비전의 동작에 대하여 설명한다.
제어부(80)는 사용자 입력부(60)로부터 인가된 제어 신호에 따라서 튜너(10), 역다중화부(20), 오디오 디코더(30) 및 비디오 디코더(40), 그리고 OSD 처리부(90)의 동작을 제어하는 복수의 제어 신호를 생성하여 각 해당 장치로 출력한다.
튜너(10)는 방송국 등에서 송출한 복수의 방송 신호를 수신하고 수신하고, 제어부(80)를 통해 사용자 입력부(60)로부터 인가되는 제어 신호에 기초하여 하나의 방송 신호를 선택하여 출력한다.
제어부(80)의 제어 동작에 따라서, 튜너(10)에서 출력되는 방송 신호는 역다중화부(20)에 의해 방송 신호에 혼합된 비디오 신호와 음성 신호로 분리된다. 대안적인 예에서, 방송 신호는 EPG와 같은 다양한 부가 서비스를 위한 부가 데이터를 포함할 수 있고, 이 경우 역다중화부(20)는 부가 데이터에 대응하는 데이터 신호를 분리하여 별도로 처리할 수 있다.
역다중화부(20)에 의해 각각 분리된 음성 신호와 비디오 신호는 각각 오디오 디코더(30)와 비디오 디코더(40)로 인가된다.
따라서 오디오 디코더(30)와 비디오 디코더(40)는 각각 압축되고 인코딩(encoding)된 오디오 신호와 비디오 신호를 원래의 오디오 신호와 비디오 신호로 각각 복원하여 출력한다.
복원된 오디오 신호는 음성 출력부(50)로 인가되어 해당하는 음성으로 출력된다.
또한, 복원된 비디오 신호는 비디오 디코더(40)로 인가된다.
따라서 비디오 디코더(40)는 제어부(80)의 제어 신호에 기초하여 비디오 신호를 스케일링하며, 스케일링된 비디오 신호에 OSD 처리부(90)로부터 인가되는 OSD 신호를 합성하여 입력 영상 신호(R, G, B)로서 표시 장치(110)로 출력한다.
따라서 표시 장치(110)는 비디오 디코더(140)로부터의 비디오 신호에 대응하는 영상을 표시하고 또한 표시된 영상 위에 OSD 영상 신호에 대응하는 OSD 영상을 출력한다.
다음, 도 2를 참고로 하여, 표시 장치(110)의 한 예인 액정 표시 장치에 대하여 살펴본다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치(110)는 액정 표시판 조립체(liquid crystal panel assembly)(300), 게이트 구동부(400), 데이터 구동부(500), 계조 전압 생성부(800), 백라이트 유닛(900) 및 신호 제어부(600)를 포함한다.
액정 표시판 조립체(300)는 등가 회로로 볼 때 복수의 신호선(G1-Gn, D1-Dm)과 이에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소(pixel)(PX)를 포함한다. 반면, 도 3에 도시한 구조로 볼 때 액정 표시판 조립체(300)는 서로 마주하는 하부 및 상부 표시판(100, 200)과 그 사이에 들어 있는 액정층(3)을 포함한다.
신호선(G1-Gn, D1-Dm)은 게이트 신호("주사 신호"라고도 함)를 전달하는 복수의 게이트선(G1-Gn)과 데이터 신호를 전달하는 복수의 데이터선(D1-Dm)을 포함한다. 게이트선(G1-Gn)은 대략 행 방향으로 뻗으며 서로가 거의 평행하고, 데이터선(D1-Dm)은 대략 열 방향으로 뻗으며 서로가 거의 평행하다.
도 3에 도시한 것처럼, 각 화소(PX), 예를 들면 i번째(i=1, 2,..., n) 게이트선(Gi)과 j번째(j=1, 2,..., m) 데이터선(Dj)에 연결된 화소(PX)는 신호선(Gi, Dj)에 연결된 스위칭 소자(Q)와 이에 연결된 액정 축전기(liquid crystal capacitor)(Clc) 및 유지 축전기(storage capacitor)(Cst)를 포함한다. 유지 축전기(Cst)는 필요에 따라 생략할 수 있다.
스위칭 소자(Q)는 하부 표시판(100)에 구비되어 있는 박막 트랜지스터(thin film transistor) 등의 삼단자 소자로서, 그 제어 단자는 게이트선(Gi)과 연결되어 있고, 입력 단자는 데이터선(Dj)과 연결되어 있으며, 출력 단자는 액정 축전기(Clc) 및 유지 축전기(Cst)와 연결되어 있다.
액정 축전기(Clc)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(191)과 상부 표시판(200)의 공통 전극(270)을 두 단자로 하며 두 전극(191, 270) 사이의 액정층(3)은 유전체로서 기능한다. 화소 전극(191)은 스위칭 소자(Q)와 연결되며 공통 전극(270)은 상부 표시판(200)의 전면에 형성되어 있고 공통 전압(Vcom)을 인가받는다. 도 3에서와는 달리 공통 전극(270)이 하부 표시판(100)에 구비되는 경우도 있으며 이때에는 두 전극(191, 270) 중 적어도 하나가 선형 또는 막대형으로 만들어질 수 있다.
액정 축전기(Clc)의 보조적인 역할을 하는 유지 축전기(Cst)는 하부 표시판(100)에 구비된 별개의 신호선(도시하지 않음)과 화소 전극(191)이 절연체를 사이에 두고 중첩되어 이루어지며 이 별개의 신호선에는 공통 전압(Vcom) 따위의 정해진 전압이 인가된다. 그러나 유지 축전기(Cst)는 화소 전극(191)이 절연체를 매개로 바로 위의 전단 게이트선과 중첩되어 이루어질 수 있다.
한편, 색 표시를 구현하기 위해서는 각 화소(PX)가 기본색(primary color) 중 하나를 고유하게 표시하거나(공간 분할) 각 화소(PX)가 시간에 따라 번갈아 기본색을 표시하게(시간 분할) 하여 이들 기본색의 공간적, 시간적 합으로 원하는 색상이 인식되도록 한다. 기본색의 예로는 적색, 녹색, 청색 등 삼원색을 들 수 있다. 도 3은 공간 분할의 한 예로서 각 화소(PX)가 화소 전극(191)에 대응하는 상부 표시판(200)의 영역에 기본색 중 하나를 나타내는 색 필터(230)를 구비함을 보여주고 있다. 도 3과는 달리 색 필터(230)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(191) 위 또는 아래에 둘 수도 있다.
액정 표시판 조립체(300)에는 빛을 편광시키는 적어도 하나의 편광자(도시하지 않음)가 부착되어 있다.
다시 도 2를 참고하면, 계조 전압 생성부(800)는 화소(PX)의 투과율과 관련된 두 벌의 계조 전압 집합을 생성한다. 두 벌 중 한 벌은 공통 전압(Vcom)에 대하여 양의 값을 가지고 다른 한 벌은 음의 값을 가진다. 계조 전압 생성부(800)가 생성하는 한 벌의 계조 전압 집합 내에 들어 있는 계조 전압의 수효는 액정 표시 장치가 표시할 수 있는 계조의 수효와 동일할 수 있다.
데이터 구동부(500)는 액정 표시판 조립체(300)의 데이터선(D1-Dm)과 연결되어 있으며, 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압을 선택하고 이를 데이터 전압으로서 데이터선(D1-Dm)에 인가한다.
게이트 구동부(400)는 액정 표시판 조립체(300)의 게이트선(G1-Gn)과 연결되어 게이트 온 전압(Von)과 게이트 오프 전압(Voff)의 조합으로 이루어진 게이트 신호를 게이트선(G1-Gn)에 인가한다.
도 4에 도시한 것처럼, 백라이트 유닛(900)은 액정 표시판 조립체(300)의 하부에 장착되어 있는 광원 장치(920), 광원 장치(920)의 동작을 제어하는 광원 제어부(910) 및 광원 제어부(910)로부터 출력되는 제어 신호(CS)를 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털(A-D) 변환부(930)를 포함한다.
대안적인 실시예에서, 백라이트 유닛(900)은 액정 표시판 조립체(300)와 광원 장치(920) 사이에 위치하며 광원 장치(920)로부터의 빛을 처리하는 광학 시트와 같은 복수의 광학 기구를 더 구비할 수 있다.
광원 장치(920)는, 도 4에 도시한 것처럼, 복수의 광원부인 복수의 발광 다이오드열(921), 복수의 발광 다이오드열(921)과, 복수의 발광 다이오드열(92)에 각각 연결된 복수의 스위칭 소자(Sw), 그리고 복수의 스위칭 소자(SW)와 접지 사이에 각각 연결된 복수의 저항(R)을 포함한다.
각 발광 다이오드열(921)은 전원 공급 장치(700)의 전원 공급부(701)와 각 저항(R) 사이에 순방향으로 연결된 복수의 발광 다이오드(LED)를 구비한다.
복수의 발광 다이오드열(921)은 백색 발광 다이오드열일 수 있거나 적색, 녹색 및 청색 발광 다이오드열이 번갈아 장착될 수 있다.
도 4에서, 발광 다이오드열(921)의 개수는 네 개이지만 이는 하나의 예에 불과하고, 필요에 따라 가감될 수 있고, 각 발광 다이오드열(921)에 구비된 발광 다이오드(LED)의 개수 역시 필요에 따라 달라질 수 있다.
각 스위칭 소자(SW)는 제어 단자, 입력 단자 및 출력 단자는 갖는 삼단자 소자로서, 제어 단자는 광원 제어 장치에 연결되어 있고, 입력 단자는 각 광원부(921)에 연결되어 있으며, 출력 단자는 각 저항(R)에 연결되어 있다.
광원 제어부(910)는 백라이트 제어 신호(CONT3)에 따라 광원 장치(920)의 스위칭 소자(SW)의 동작을 제어하고, 광원 장치(920)로부터 인가되는 피드백 신호(FS)에 기초하여 광원 장치(920)의 동작을 제어하는 아날로그 형태의 제어 신호(CS)를 출력한다.
A-D 변환부(930)는 아날로그 형태의 제어 신호(CS)를 디지털 형태의 제어 신호로 변환하여 전원 공급 장치(700)로 출력한다.
이러한 백라이트 유닛(900)는 도 1, 도 2 및 도 4에 도시한 것처럼, 텔레비전(1)과는 별개의 장치로 텔레비전(1) 외부에 설치되어 있는 전원 공급 장치(700)로부터 동작에 필요한 전원을 공급받는다.
전원 공급 장치(700)는, 도 4에 도시한 것처럼, 백라이트 유닛(900)의 광원 장치(920)에 연결된 전원 공급부(701) 및 전원 공급부(701)와 백라이트 유닛(900)의 A-D 변환부(930)에 연결된 디지털-아날로그(D-A) 변환부(702)를 구비한다.
전원 공급 장치(700)의 전원 공급부(701)는 외부로부터 교류(AC) 전원을 인가받아 백라이트 유닛(900)의 광원 장치(920)의 동작에 필요한 직류(DC) 전원을 공급한다.
이러한 전원 공급부(701)는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 정류부와 변환된 직류 전원의 크기를 변환하는 DC-DC 변환부를 포함한다.
D-A 변환부(702)는 백라이트 유닛(900)의 A-D 변환부(930)에서 출력되는 디지털 형태의 제어 신호를 입력받아 아날로그 형태의 제어 신호로 변환하여 전원 공급부(701)에 출력한다.
신호 제어부(600)는 게이트 구동부(400), 데이터 구동부(500) 및 백라이트 유닛(900) 등의 동작을 제어한다.
이러한 구동 장치(400, 500, 800, 600) 각각은 신호선(G1-Gn, D1-Dm) 및 스위칭 소자(Q) 따위와 함께 액정 표시판 조립체(300)에 집적될 수도 있다. 이와는 달리 이들 구동 장치(400, 500, 800, 600)가 적어도 하나의 집적 회로 칩의 형태로 액정 표시판 조립체(300) 위에 직접 장착되거나, 가요성 인쇄 회로막(flexible printed circuit film)(도시하지 않음) 위에 장착되어 TCP(tape carrier package)의 형태로 액정 표시판 조립체(300)에 부착되거나, 별도의 인쇄 회로 기판(printed circuit board)(도시하지 않음) 위에 장착될 수도 있다. 또한, 구동 장치(400, 500, 800, 600)는 단일 칩으로 집적될 수 있으며, 이 경우 이들 중 적어도 하나 또는 이들을 이루는 적어도 하나의 회로 소자가 단일 칩 바깥에 있을 수 있다.
그러면 이러한 액정 표시 장치의 동작에 대하여 상세하게 설명한다.
신호 제어부(600)는 비디오 디코더(40)로부터 출력되는 입력 영상 신호(R, G, B) 및 이의 표시를 제어하는 입력 제어 신호를 수신한다. 입력 영상 신호(R, G, B)는 각 화소(PX)의 휘도(luminance) 정보를 담고 있다.
입력 제어 신호의 예로는 수직 동기 신호(Vsync)와 수평 동기 신호(Hsync), 메인 클록(MCLK), 데이터 인에이블 신호(DE) 등이 있다.
신호 제어부(600)는 입력 영상 신호(R, G, B)와 입력 제어 신호를 기초로 입력 영상 신호(R, G, B)를 액정 표시판 조립체(300)의 동작 조건에 맞게 적절히 처리하여 출력 영상 신호(DAT)를 생성하고, 게이트 제어 신호(CONT1), 데이터 제어 신호(CONT2) 및 백라이트 제어 신호(CONT3) 등을 생성한 후, 게이트 제어 신호(CONT1)를 게이트 구동부(400)로 내보내고 데이터 제어 신호(CONT2)와 처리한 영상 신호(DAT)를 데이터 구동부(500)로 내보내며, 백라이트 제어 신호(CONT3)는 백라이트 유닛(900)으로 내보낸다.
게이트 제어 신호(CONT1)는 주사 시작을 지시하는 주사 시작 신호(STV)와 게이트 온 전압(Von)의 출력 주기를 제어하는 적어도 하나의 클록 신호를 포함한다. 게이트 제어 신호(CONT1)는 또한 게이트 온 전압(Von)의 지속 시간을 한정하는 출력 인에이블 신호(OE)를 더 포함할 수 있다.
데이터 제어 신호(CONT2)는 한 묶음의 화소(PX)에 대한 출력 영상 신호(DAT)의 전송 시작을 알리는 수평 동기 시작 신호(STH)와 액정 표시판 조립체(300)에 데이터선(D1-Dm)에 데이터 전압을 인가하라는 로드 신호(LOAD) 및 데이터 클록 신호(HCLK)를 포함한다. 데이터 제어 신호(CONT2)는 또한 공통 전압(Vcom)에 대한 데이터 전압의 전압 극성(이하 "공통 전압에 대한 데이터 전압의 전압 극성"을 줄여 "데이터 전압의 극성"이라 함)을 반전시키는 반전 신호(RVS)를 더 포함할 수 있다.
백라이트 제어 신호(CONT3)는 수직 동기 신호(Vsync) 등에 기초하여 광원 장치(920)의 점멸을 제어하는 제어 신호를 포함한다.
본 실시예와는 달리, 백라이트 제어 신호(CONT3)는 별도의 제어 장치에서 생성될 수 있다.
신호 제어부(600)로부터의 데이터 제어 신호(CONT2)에 따라, 데이터 구동부(500)는 한 묶음의 화소(PX)에 대한 디지털 출력 영상 신호(DAT)를 수신하고, 각 디지털 출력 영상 신호(DAT)에 대응하는 계조 전압을 선택함으로써 디지털 출력 영상 신호(DAT)를 아날로그 데이터 전압으로 변환한 다음, 이를 해당 데이터선(D1-Dm)에 인가한다.
게이트 구동부(400)는 신호 제어부(600)로부터의 게이트 제어 신호(CONT1)에 따라 게이트 온 전압(Von)을 게이트선(G1-Gn)에 인가하여 이 게이트선(G1-Gn)에 연결된 스위칭 소자(Q)를 턴온시킨다. 그러면, 데이터선(D1-Dm)에 인가된 데이터 전압이 턴 온된 스위칭 소자(Q)를 통하여 해당 화소(PX)에 인가된다.
화소(PX)에 인가된 데이터 전압과 공통 전압(Vcom)의 차이는 액정 축전기(Clc)의 충전 전압, 즉 화소 전압으로서 나타난다. 액정 분자들은 화소 전압의 크기에 따라 그 배열을 달리한다.
전원 공급 장치(700)의 전원 공급부(701)는 외부로부터의 교류 전압을 직류 전압으로 변환한 후, 변환된 직류 전압을 원하는 크기의 직류 전압으로 변경하여 광원 장치(970)의 구동 전압으로 공급한다.
광원 제어부(920)는 백라이트 제어 신호(CONT3)에 기초하여 스위치 소자(SW)를 턴온/오프 시키는 구동 신호를 생성한 후, 스위치 소자(SW)의 제어 단자에 인가함으로써, 광원부(921)의 점멸 동작이 행해진다. 이때, 광원부(921)의 동작 상태를 스위칭 소자(SW)의 턴온/턴오프 시간에 따라 정해진다.
광원부(921)의 동작이 이루어짐에 따라, 동작 상태 감지부인 저항(R)을 통해 흐르는 전류나 전압과 같은 피드백 신호(FV)가 동작 감지 신호로서 광원 제어부(910)에 인가된다.
따라서 광원 제어부(910)는 백라이트 제어 신호(CONT3)에 기초하여 동작하는 광원부(921)의 동작 상태를 감시한다.
즉, 각 광원부(921)로부터의 피드백 신호(FV)의 크기에 기초하여 광원부(921)의 동작 상태를 판정하고, 판정된 동작 상태에 대응하는 제어 신호(CS)를 생성하여 A-D 변환부(930)로 출력한다. 이때, A-D 변환부(930)로 인가되는 제어 신호(CS)는 펄스폭 변조(pulse width modulation, PWM) 신호이므로, 판정된 동작 상태에 따라서 제어 신호(CS)의 펄스폭 크기가 변할 수 있다.
이러한 제어 신호(CS)는 A-D 변환부(930)로 인가되어 해당하는 디지털 신호로 변환된 후, 전원 공급 장치(700)로 전송된다.
전원 공급 장치(700)의 D-A 변환부(702)는 전송된 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 전원 공급부(701)에 전달한다. 결국, D-A 변환부(702)에 의해 광원 제어부(910)로부터 출력되는 아날로그 상태의 제어 신호(CS)가 복원되어 전원 공급부(701)로 인가된다.
전원 공급부(701)는 펄스폭 변조 신호인 제어 신호(CS)에 의해 스위칭 동작이 제어되고, 이로 인해, 출력되는 DC 전원의 크기가 조정되어 광원 장치(900)로 인가된다.
이와 같이, 광원부(921)의 동작 상태에 따라서 전원 공급 장치(700)에서 출력되는 전원의 크기가 조정되어 광원부(921)로 인가되어, 광원부(921)의 휘도는 일정하게 유지된다.
이미 설명한 것처럼, 전원 공급 장치(700)는 텔레비전(1)과 분리되어 별개의 장치로 텔레비전(1) 외부에 설치되어 있다.
이로 인해, 경우에 따라서 전원 공급 장치(700)와 텔레비전 장치(1)과의 전송 거리가 약 1미터 이상으로 소요되는 경우가 존재한다. 하지만, 신호의 전송 거리가 길어질수록 잡음 발생이 증가하여 신호 왜곡이 증가한다.
하지만, 종래의 경우, 텔레비전(1)에 내장된 광원 제어부에서 출력되는 아날로그 상태의 신호가 바로 전원 공급부로 출력되었다. 이로 인해, 신호 전송 중에 유입된 잡음이 그대로 전원 공급부로 전달되어 잡음으로 인해 전원 공급부의 동작이 원활하게 이루어지지 않아 광원부의 피드백 제어가 정상적으로 행해지지 않는 문제점이 있었다.
하지만, 이미 기술한 것처럼, 본 실시예의 경우, 잡음 여유도(noise margin)가 높은 디지털 신호 상태로 제어 신호(CS)를 변환한 후, D-A 변환부(702)를 구비한 전원 공급 장치(700)로 전송한다.
따라서, 신호 왜곡 없이 제어 신호(CS)가 수신측인 전원 공급 장치(700)에 안정적으로 전송되어 D-A 변환부(702)에 의해 정상적으로 복원되므로, 전원 공급부(701)에서 출력되는 전원에 의해 광원부(921)의 피드백 제어가 원활하게 행해진다.
이러한 백라이트 유닛(900)의 동작에 따라서, 각 발광 다이오드(LED)에서 나온 빛은 액정층(3)을 통과하면서 액정 분자의 배열에 따라 그 편광이 변화한다. 이러한 편광의 변화는 표시판 조립체(300)에 부착된 편광자에 의하여 빛의 투과율 변화로 나타나며, 이를 통해 화소(PX)는 영상 신호(DAT)의 계조가 나타내는 휘도를 표시한다.
1 수평 주기["1H"라고도 쓰며, 수평 동기 신호(Hsync) 및 데이터 인에이블 신호(DE)의 한 주기와 동일함]를 단위로 하여 이러한 과정을 되풀이함으로써, 모든 게이트선(G1-Gn)에 대하여 차례로 게이트 온 전압(Von)을 인가하여 모든 화소(PX)에 데이터 전압을 인가하여 한 프레임(frame)의 영상을 표시한다.
한 프레임이 끝나면 다음 프레임이 시작되고 각 화소(PX)에 인가되는 데이터 전압의 극성이 이전 프레임에서의 극성과 반대가 되도록 데이터 구동부(500)에 인가되는 반전 신호(RVS)의 상태가 제어된다("프레임 반전"). 이때, 한 프레임 내에서도 반전 신호(RVS)의 특성에 따라 한 데이터선을 통하여 흐르는 데이터 전압의 극성이 바뀌거나(보기: 행 반전, 점 반전), 한 화소행에 인가되는 데이터 전압의 극성도 서로 다를 수 있다(보기: 열 반전, 점 반전).
이러한 본 실시예의 동작에 의해, 텔레비전(1)과 전원 공급 장치(700)간의 전송 길이에 무관하게 광원 제어부(910)에서 출력되는 제어 신호(CS)는 신호 왜곡없이 안정적으로 전원 공급 장치(700)로 전달된다.
또한, 텔레비전(1) 외부에 부피가 큰 전원 공급 장치(700)가 설치되므로, 텔레비전(1)의 박막화가 가능하여, 사용자의 만족도가 향상된다.
다음, 도 5 내지 도 10을 참고로 하여, 본 발명의 실시예에 따라 백라이트유닛(900)과 전원 공급 장치(700) 간의 신호 전송이 행해지는 표시 장치(110)의 한 예인 액정 표시 장치의 좀더 상세한 구조에 대하여 설명한다. 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 구성을 보여주는 분해 사시도이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 표시 장치(110)는 디스플레이 모듈(200b)과, 디스플레이 모듈(200b)을 둘러싸는 프런트 커버(300b) 및 백 커버(400b)와, 디스플레이 모듈(200b)을 프런트 커버(300b) 및/또는 백 커버(400b)에 고정시키기 위한 고정부재(500b)를 포함한다.
고정 부재(500b)는 일측이 프런트 커버(300b)에 일례로 스크류와 같은 체결부재에 의하여 고정된 다음, 타측이 디스플레이 모듈(200b)을 프런트 커버(300b) 측에 대하여 지지하여, 프런트 커버(300b)에 대하여 디스플레이 모듈(200b)이 고정된다.
본 실시예에서는 고정부재(500b)가 일례로 일 방향으로 길게 연장된 플레이트 형상으로 형성되는 것으로 설명되고 있으나, 별도의 고정부재(500b)가 제공되지 아니하고, 체결부재에 의하여 디스플레이 모듈(200b)이 프런트 커버(300b) 또는 백 커버(400b)에 고정되는 구성 또한 가능하다고 할 것이다.
도 6은 도 5의 A-A 선도에 따라 디스플레이 모듈 구성을 보여주는 단면도이다.
도 6를 참조하면, 디스플레이 모듈(200b)은 영상이 디스플레이되는 표시 패널(210)과, 표시 패널(210)에 광을 제공하는 백라이트 유닛(900)과, 디스플레이 모듈(200b)의 하측 외관을 형성하는 바텀 커버(110b)와, 표시 패널(210)을 하측에서 지지하는 패널 서포터(240)와, 표시 패널(210)을 상측에서 지지하며, 디스플레이 모듈(200b)의 테두리를 형성하는 탑 커버(230b)를 포함한다.
바텀 커버(110b)는 백라이트 유닛(900)이 수납될 수 있도록 상면이 개구된 박스 형상으로 형성될 수 있다. 바텀 커버(110b)의 일측은 탑 커버(230b)의 일측과 고정될 수 있다. 일례로, 디스플레이 모듈(200b)의 측면, 즉 바텀 커버(110b)와 탑 커버(230b)가 중첩되는 측에, 스크류와 같은 체결 부재가 관통되어, 바텀 커버(110b)와 탑 커버(230b)를 고정시킬 수 있다.
그리고, 바텀 커버(110b)의 후방측에는 외부에서 입력되는 신호, 일례로 영상 신호와 같은 신호에 의하여 디스플레이 모듈(200b)이 구동되도록 하는 적어도 하나 이상의 구동 기판(250)이 구비된다.
구동 기판(250)은 일례로 신호 제어부(600)인 타이밍 컨트롤러(Timing controller) 또는 메인 PCB와 같은 영상 패널 및/또는 백라이트 유닛(900)의 구동부일 수 있다. 대안적인 실시예에서, 구동 기판(250)은 전원 공급 장치(700)일 수 있다. 구동 기판(250)은 바텀 커버(110b)의 배면에 일례로 스크류와 같은 체결 부재 또는 접착 부재에 의하여 고정될 수 있다.
표시 패널(210)은 상세히 도시되지는 않았지만, 일례를 들면, 서로 대향하여 균일한 셀 갭이 유지되도록 합착된 하부 표시판인 하부 기판(211) 및 상부 표시판인 상부 기판(222)과, 두 기판(211, 222) 사이에 개재된 액정층을 포함한다. 하부 기판(211)에는 복수의 게이트선과 복수의 게이트선과 교차하는 복수의 데이터선이 형성되며, 게이트선과 데이터선의 교차 영역에 스위칭 소자인 박막 트랜지스터가 형성될 수 있다.
상부 기판(212)에는 컬러 필터들이 형성될 수 있다. 표시 패널(210)의 구조는 이에 한정되지는 않으며, 표시 패널(210)은 다양한 구조를 가질 수 있다. 다른 예를 들면, 하부 기판(211)은 박막 트랜지스터뿐만 아니라 컬러 필터를 포함할 수도 있다. 또한, 표시 패널(210)은 액정층을 구동하는 방식에 따라 다양한 형태의 구조로 형성될 수 있다.
도시하지 않았으나, 표시 패널(210)의 가장자리에는 게이트선에 게이트 호를 공급하는 게이트 구동부인 게이트 구동 PCB(gate driving printed circuit board)와, 데이터선에 데이터 신호를 공급하는 데이터 구동부인 게이트 구동 PCB(data driving printed circuit board)가 구비될 수 있다. 한편, 표시 패널(210)의 위 및 아래 중 적어도 한 곳에는 편광 필름(미도시)이 배치될 수도 있다.
한편, 본 실시예에 따른 백라이트 유닛(900)은 각각 광원(13), 기판(14), 도광판(15), 반사부재(17) 및 고정 브래킷(18)을 포함하는 복수의 광학 어셈블리(10b)와 표시 패널(210) 사이에 구비되는 광학 시트(220)를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 광학 시트(220)는 제거될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 광학 시트(220)는 확산 시트(미도시) 및/또는 프리즘 시트(미도시)를 포함할 수 있다.
확산 시트는 도광판(15)에서 출사된 광을 고르게 확산시켜 주며, 확산된 광은 프리즘 시트에 의해 표시 패널로 집광될 수 있다. 여기서, 프리즘 시트는 수평 또는/및 수직 프리즘 시트, 한 장 이상의 조도 강화 필름 등을 이용하여 선택적으로 구성할 수 있다. 광학 시트(220)의 종류나 개수 등은 실시 예의 기술적 범위 내에서 추가 또는 삭제될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
한편, 광학 어셈블리(10b)는 복수 개 배열되어, 표시 패널(210) 및 광학 시트(220)의 하방에 배치되어, 상방을 향하여 광을 발광하여 표시 패널(210)로 광을 조사한다.
도 7은 도 6의 Q 부분의 확대도이며, 도 8은 본 실시예에 따른 디스플레이 모듈의 배면을 보여주는 도면이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 표시 장치(110)에는 기판(14)과 구동 기판(250)을 연결하여, 구동 신호 또는 전원을 기판(14)으로 전달하기 위한 적어도 하나 이상의 케이블(19)이 더 구비된다.
케이블(19)은 일례로 플렉서블 플랫 케이블(Flexible flat cable, FFC)로 구비될 수 있으며, 케이블의 일단(19)은 기판(14)의 하면에 형성되는 커넥터(145)에 접속되며, 케이블의 타단(19)은 구동 기판(250)의 접속부(251)에 연결된다.
또한 바텀 커버(110b)에는 광학 어셈블리(10b)가 고정되기 위한 어셈블리 고정부(112)가 형성되며, 어셈블리 고정부(112)에 인접하여, 광학 어셈블리(10b)의 도광판(15)의 저면에 대응되는 형상으로 디스플레이 모듈(200b)의 전방을 향하여 융기 형성되는 융기부(111)가 형성된다.
즉, 융기부(111)는 일정 각도로 상향 경사지게 형성되는 도광판(15)의 저면에 대응되어, 일정 각도로 상향 경사지게 형성되며, 바텀 커버(110b)의 배면에서 보았을 때, 일정 깊이로 함몰된 형상으로 형성된다.
바텀 커버(110b)에는 케이블(19)이 통과되기 위한 적어도 하나 이상의 홀(113)이 더 형성되며, 홀(113)은 어셈블리 고정부(112)에 위치된다.
홀(113)이 복수 개 구비되는 경우, 홀(113)들은 케이블(19)이 연결되는 각각의 광학 어셈블리(10b)가 바텀 커버(110b)에 배치되는 위치에 배열될 수 있다.
즉, 복수의 홀(113)들은 바텀 커버(110b)의 배면에서 보았을 때, 바텀 커버(110b)의 상하 방향으로 배열될 수 있다.
또한, 케이블(19)의 타단이 연결되는 구동 기판(250)은 바텀 커버(110b)의 후방에 구비되며, 복수의 홀(113)들이 배열되는 상하 방향으로 길게 연장 형성될 수 있다.
이하에서는 광학 어셈블리(10b)의 구성을 상세하게 설명한다.
도 9는 본 발명의 제1실시예에 따른 백라이트 유닛의 분해 사시도이다.
도 6 및 도 9를 참조하면, 복수의 광학 어셈블리(10b)는 바텀 커버(110b)에 적어도 일부가 고정되어 배열될 수 있으며, 앞서 설명한 바와 같이, 각각 광원(13), 기판(14), 도광판(15), 반사부재(17) 및 고정 브래킷(18)을 포함할 수 있다.
광원(13)은 복수 개 구비될 수 있으며, 도광판(15)의 측면에 좌우방향(x축 방향)으로 배치된다. 따라서, 광원(13)에서 발광되는 빛은 도광판(15)의 측면으로 입사된다.
이때, 광원(13)은 발광 다이오드(LED: Light Emitting Diode)를 이용하여 구성될 수 있으며, 복수의 발광다이오드(LED)들을 포함할 수 있다.
발광 다이오드는 측방으로 광을 조사하는 사이드 발광 타입일 수 있다. 그리고, 발광 다이오드들은 기판(14) 상에 배치되며, 430nm 내지 480nm 사이의 파장을 갖는 광을 방출하는 발광 다이오드로 구비될 수 있으며, 발광 다이오드의 발광면에는 발광 다이오드에서 방출되는 광이 통과되도록 도포된 형광체가 구비될 수 있다.
또한, 유색 LED는 적색LED, 청색LED 및 녹색LED 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이러한 발광 다이오드의 배치 및 방출 광은 실시예의 기술적 범위 내에서 변경될 수 있다.
복수의 광원(13)은 좌우방향(x축 방향)의 길이 방향으로 연장 형성되는 기판(14)의 기판 몸체(141)에 실장되어 배치되며, 기판 몸체(141)의 전후 방향(y축 방향)을 중심으로 후방으로 편심된 위치에 위치된다.
즉, 광원(13)은 기판 몸체(141)의 전후 방향을 기준으로 후방 영역(k2)에 실장되며, 후방 영역(k2)의 전방 측에는 전방 영역(k1)이 형성되며, 전방 영역(k1)의 크기는 후방 영역(k2)의 크기보다 크게 형성될 수 있다.
이는 전방 영역(k1)에는 도광판(15) 및 반사 부재(17)의 적어도 일부가 지지될 수 있는 일정 크기의 지지 공간이 확보되어야 하며, 광원(13)이 실장될 있는 너비만 확보된 상태에서 후방 영역(12)의 크기가 감소될수록 후방 영역(k2)이 위치되는 디스플레이 모듈(200b)의 베젤 영역, 즉 디스플레이 모듈(200b)의 테두리부의 너비가 감소될 수 있기 때문에, 후방 영역(12)의 폭이 최소한으로 감소되어야 하기 때문이다.
이때, 전후 방향(y축 방향)에서 전방은 광원(13)에서 광이 조사되는 방향(+y축 방향)을 의미하며, 후방은 전방의 반대 방향(-y축 방향)을 의미한다.
또한 기판 몸체(141)에는 체결 부재(51)가 관통되기 위한 관통홀(142)이 더 형성될 수 있다. 관통홀(142)은 복수의 광원(13)들 사이에 배치될 수 있으며, 일례로 본 실시예에는 기판 몸체(141)의 좌우 양측 및 4 개의 광원(13)들을 기준으로 기판 몸체(141)의 중앙부에 형성된다.
이때, 체결 부재(51)는 고정 브래킷(18), 반사 부재(17) 및 기판(14)을 일체로 관통하여, 광학 어셈블리(10b)의 구성을 정합하며, 동시에 광학 어셈블리(10b)를 바텀 커버(110b)에 고정시킨다.
한편, 도광판(15)은 투명한 재질로 이루어지며, 예를 들어, PMMA(polymethyl metaacrylate)와 같은 아크릴 수지 계열, PET(polyethylene terephthlate), PC(poly carbonate) 및 PEN(polyethylene naphthalate) 수지 중 하나를 포함할 수 있다. 도광판(15)은 압출 성형법에 의해 형성될 수 있다.
도광판(15)은 광원(13)으로부터 입사되는 광을 산란시켜, 상측 방향을 향하여 발광되도록 광을 가이드한다.
보다 상세하게 설명하면, 도광판(15)은 광원(13)으로부터 전방(y축 방향) 즉, 측면 입사되는 광을 굴절 및 산란시켜 상측 방향으로 형성되는 상방(z축 방향), 즉 표시 패널(210) 방향으로 방출시킬 수 있으며, 도광판(15)의 저면은 측면에서 입사되는 광을 상방으로 효율적으로 방출시킬 수 있도록 전방으로 갈수록 상향 경사지게 형성된다.
도광판(15) 저면의 적어도 일부는 기판 몸체(141)의 전방 영역(k1)에 안착되어 지지된다.
또한, 도광판(15)에는 광원(13)과 마주보는 입사면(151)이 형성되는 입광부(15b)와, 입광부(15b)에서 전방으로 연장 형성되는 발광부(15a)를 더 포함한다.
이때, 도광판(15)에서 입사면(151)이 위치되는 후방 측을 도광판(15)의 일측이라 하며, 도광판(15)의 전방측 단부(156)를 도광판(15)의 타측이라고 할 수 있다.
복수의 광원(13)에서 입사면(151)을 통하여 도광판(15) 내부에 각각 입사되는 광은 입광부(15b)를 거치면서 하나로 합성되며, 발광부(15a)를 거치면서 확산되어 도광판(15)의 상방을 향하여 방출된다.
발광부(15a)는 일측이 입광부(15b)의 타측과 연결되며, 입광부(15b)에서 합성된 광은 상방 즉, 발광부(15a)의 상측면(153)을 통하여 방출된다.
광원(13)에서 광이 발광되는 발광면의 상하 방향 높이(h2)는 도광판(15)의 입광부(15b)의 입사면(151)의 상하 방향 높이(h1)와 실질적으로 동일하거나 작게 형성된다.
즉, 광원(13)들의 높이(h2)가 입사면(151)의 높이(h1)보다 크게 형성되면, 광원(13)들의 발광면(미도시)에서 발광되는 광의 일부가 입사면(151)으로 입사되지 않고 주위로 누설될 수 있게 된다.
또한, 광원(13)들은 일례로 90도 이상으로 형성되는 일정 각도의 지향각을 갖고, 광을 방출하기 때문에, 입사면(151)의 높이(h1)는 광원(13)들의 높이(h2)보다 크게 형성된다.
하지만, 입사면(151)의 높이(h1)가 광원(13)들의 높이(h2)의 두 배를 초과하게 되면, 광 누설 방지 및 광 효율의 증가는 더 이상 수행되지 않으며, 오히려 과도한 확산에 따른 광 효율의 감소가 발생될 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 입사면(151)의 높이(h1)는 광원(13)들의 높이(h2)와 같거나 광원(13)들의 높이(h2)에 대하여 두 배 이하의 크기로 형성된다.
이때, 입광부(15b)는 전방(y축 방향)을 향하여 일정 거리(d1)만큼 연장 형성되며, 발광부(15a)는 입광부(15b)로부터 전방을 향하여 일정 거리(d2)만큼 더 연장 형성된다. 따라서, 입광부(15b) 및 발광부(15a)를 포함하는 도광판(15)의 전후 방향 길이는 입광부(15b) 및 발광부(15a)의 전후 방향 연장 길이의 합인 d3의 크기만큼 형성된다.
입광부(15b)와 발광부(15a)가 연결된 지점에는, 입광부(15b)의 상측면(152)의 높이와 발광부(15a)의 상측면(153)의 높이 차이에 따른 단차가 형성된다. 즉, 입광부(15b)의 상측면(152)은 발광부(15a)의 상측면(153)보다 작은 높이를 가지며, 높이 차이에 따른 단차 높이(h5)를 갖는 단차가 형성된다.
이때, 입광부(15b)의 상측면(152)에는 고정 브래킷(18)의 적어도 일부가 접촉되어, 입광부(15b)의 상측면(152)을 하방, 즉 기판 몸체(141) 및 바텀 커버(110b)를 향하여 가압함으로써, 도광판(15)을 바텀 커버(110b)에 대하여 견고하게 고정시킬 수 있다.
그리고, 단차 높이(h5)는 발광부(15b)의 타측 단(156)의 높이(h4)와 같거나 적어도, 타측 단(156)의 높이(h4)와 동일한 크기로 형성된다.
앞서 설명한 바와 같이, 도광판(15)의 저면은 입광부(15b)에서 발광부(15a)로 갈수록 상향 경사지게 형성된다.
따라서, 발광부(15b)의 두께는 입광부(15b)에서 발광부(15a)로 갈수록 점진적으로 감소되는 경향으로 형성된다.
타측 단(156)의 높이(h4)가 단차 높이(h1)를 초과하는 크기로 형성되는 경우, 도광판(15)의 하측면이 경사지는 각도가 작아짐에 따라서, 반사율이 감소되어, 발광부(15a)에서 상방으로 광이 발광되는 효율이 감소되게 된다.
또한 발광부(15a)의 상측면(158)을 통하여 발광되지 못한 광이 타측 단(156)을 통하여 인접되는 다른 도광판(15)으로 누설되는 광 간섭 현상이 발생하게 된다. 따라서, 발광부(15a)의 타측 단(156)의 높이(h4)는 단차 높이(h5)보다 작거나 같게 형성된다.
한편, 입사면(151)의 높이(h1)가 단차 높이(h5)보다 작게 형성되는 경우, 광이 입광부(15b)로부터 발광부(15a)로 진행되는 과정에서 과도한 광의 확산이 발생하게 되어, 입광부(15b)와 접하는 발광부(15a)의 일측에 주위보다 어두운 암부가 발생하게 된다. 따라서, 입사면(151)의 높이(h1)는 단차 높이(h5)보다 크거나 적어도 같게 형성된다.
또한, 입사면(151)의 높이(h1)와 단차 높이(h5)의 관계와, 단차 높이(h5)와 발광부(15a)의 타측 단(156) 높이(h4)의 관계로부터, 입사면(151)의 높이(h1)는 타측 단(156)의 높이(h4)와 같거나, 적어도 타측 단(156)의 높이(h4)보다 크게 형성되는 관계를 얻을 수 있다. 한편, 입광부(15b)의 입사면(151)의 상하 방향 높이(h1)는, 입광부(15b)와 연결되는 발광부(15a)의 일측 단부의 상하 방향 높이(h3)보다 작게 형성된다.
이는 입광부(15b) 내부에서 복수의 광원(13)들로부터 도광판(15)의 내부로 각각 입사되는 광들이 하나로 합성된 상태에서, 입사면(151)보다 단면적이 큰 발광부(15a)의 일측 단부로 광이 진행하게 됨에 따라서, 보다 넓은 면적으로 광이 확산되도록 하기 위함이다.
그리고, 발광부(15a)의 전방측 단부(156)의 상하 방향 높이(h4)는 입광부(15b)의 입사면(151)의 상하 방향 높이(h1) 및 발광부(15) 일측 단부의 상하 방향 높이(h3) 보다 작게 형성된다.
이는, 입사면(151)을 통하여 입사되는 광이, 도광판(15)에서 상측 방향으로 발광되는 부분에서부터 상하 방향에 대한 도광판(15)의 단면적이 감소되도록 함으로써, 광의 발산이 보다 상방을 향하여 원활하게 수행될 수 있도록 하기 위함이다.
한편, 도광판(15)의 저면에는 광을 상방으로 반사시키기 위한 반사 부재(17)가 구비된다.
반사 부재(17)는 반사율이 일정 크기 이상으로 형성되는 반사 시트(Sheet)로 구비될 수 있으며, 도광판(15)의 저면에 접하는 반사 부재(17)의 일부는 도광판(15)의 저면의 좌우방향 폭 및 전후방향 폭보다 크게 형성된다.
즉, 반사 부재(17)는 도광판(15)의 저면 넓이보다 크게 형성되어, 도광판(15)의 저면에 구비된 상태에서, 도광판(15)의 좌측, 우측 및 전방 측으로 더 돌출될 수 있다.
한편, 반사 부재(17)의 일측, 즉 도광판(15)의 후방 측에 위치되는 부분에는 복수의 광원(13)이 각각 관통되어, 반사 부재(17)를 기판(14)에 대하여 고정시키기 위한 고정홀(171)이 더 형성되며, 고정홀(171)은 광원(13)에 대응되는 크기로 관통 형성된다. 그리고, 복수의 고정홀(171) 사이에는 기판(14)의 관통홀(142)에 대응되는 위치에 관통홀(172)이 더 형성될 수 있다.
한편, 도광판(15)의 일측, 즉 입광부(15b)의 상면 측에는 도광판(15)을 바텀 커버(110b)에 대하여 고정시키 위한 고정 브래킷(18)이 구비되며, 고정 브래킷(18)은 도광판(15)의 적어도 일부를 바텀 커버(110b) 측으로 가압하여, 도광판(15)을 고정시킨다.
즉, 고정 브래킷(18)은 입광부(15b)의 적어도 일부에 덮여지는 커버 부재로 구비된다.
고정 브래킷(18)은 상측이 절곡된 프레임 구조물로 구비되며, 합성 수지물에 의한 사출물 또는 금속 재질로 형성될 수 있다. 그리고, 고정 브래킷(18)의 절곡된 상측에는 체결 부재(51)가 관통되기 위한 관통홀(181)이 형성된다.
그리고, 고정 브래킷(18)이 체결 부재(51)에 의하여 바텀 커버(110b)에 고정된 상태에서, 고정 브래킷(18)의 내부 공간에는 광원(13)이 구비된다. 따라서, 광원(13)에서 도광판을 거치지 않은 광이 직접 외부로 방출되는 것이 방지될 수 있다.
또한 어느 하나의 광학 어셈블리(10b)의 고정 브래킷(18)의 상방에는 광학 어셈블리(10b)에 인접되는 다른 광학 어셈블리(10b)의 도광판(15)의 적어도 일부가 중첩된 상태로 구비될 수 있다.
즉, 어느 하나의 광학 어셈블리(10b)의 고정 브래킷(18) 및 입광부(15b)의 상방 측에는, 인접되는 다른 광학 어셈블리(10b)의 발광부(15a)의 적어도 일부가 위치되어, 각각의 광학 어셈블리(10b)가 상호 간에 중첩된 상태로 구비된다.
한편, 표시 패널(210)은 복수의 도광판들(15)에 대응하는 복수의 분할 영역들을 가질 수 있으며, 분할 영역의 계조 피크값 또는 색 좌표 신호에 따라 대응되는 광학 어셈블리(10b)의 도광판으로부터 방출되는 광의 밝기, 즉 해당 광원의 밝기가 조절되어, 표시 패널(210)의 휘도가 조절될 수 있다.
도 10은 본 발명의 한 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구성을 간략하게 보여주는 평면도이다.
도 10에서는 도광판(15)을 바텀 커버(110b)에 고정시키기 위한 고정 브래킷(18)이 생략된 상태로 구비된다.
도 10을 참조하면, 백라이트 유닛(900)에 구비된 복수의 광학 어셈블리들(10b)은 x축, y축 방향으로 각각 M개 및 N개(M과 N은 2 이상의 자연수)로 행렬 형태로 배치될 수 있으며, 각 광학 어셈블리(10b)는 광원(13) 및 도광판(15)을 포함할 수 있다.즉, 앞서 설명한 바와 같이, 도광판(15)은 일례로 y 축 방향으로 N개(N은 2/이상인)의 복수의 도광판으로 구비되며, N개의 도광판 중, 제K번째(K는 1 내지 N-1 중 어느 하나)의 도광판의 발광부(15a)의 타측 단(156)은, 제K+1번째의 도광판의 입광부(15b)의 상방에 배치되어, 인접되는 적어도 두 개의 도광판(15)의 적어도 일부가 서로 중첩된 상태로 구비될 수 있다.
그리고, 도광판(15)은 기판(14)의 길이 방향 즉 x축 방향으로 M개로 배치될 수 있다.
본 실시예에서 하나의 기판(14)은 하나의 도광판(15)에 대응되는 것으로 설명되고 있으나, 하나의 기판(14)에 대하여 복수의 도광판(15)이 동시에 대응되는 구성 또한 가능하다고 할 것이다.
각 광학 어셈블리(10b)는 에지형(edge type) 백라이트 방식으로 구동이 이루어지며, 각 광학 어셈블리(10b)는 다시 하나의 광원으로서 동작하여 복수 개의 광학 어셈블리(10b)들이 직하형 백라이트 방식으로 배치됨으로써 백라이트 유닛을 형성할 수 있다. 따라서, 발광 다이오드들이 화면상에 핫 스팟(hot spot)으로 관찰되는 문제를 해소할 수 있으며, 도광판의 두께를 감소시키고 광학 필름들의 수를 줄일 수 있어 백라이트 유닛의 슬림화를 구현할 수 있다.
예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 백라이트 유닛(900)은 9개의 광학 어셈블리들(M1~M9)이 3ㅧ3 배열로 배치될 수 있다. 그러나, 도 7에 도시된 구성은 본 발명에 따른 백라이트 유닛을 설명하기 위한 예에 불과하므로, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며 디스플레이 장치의 화면 크기 등에 따라 변경될 수 있다.
본 실시예에서는 일례로 백라이트 유닛(900)의 도광판(15)의 전방(y축 방향)에 대한 길이는 광원(13)이 배치되는 방향인 좌우방향(x축 방향)에 대한 길이보다 짧게 형성된다.
각 광학 어셈블리(10b)들은 독립적인 어셈블리로 제작될 수 있으며, 근접 배치됨으로써 모듈형 백라이트 유닛을 형성할 수 있다. 이와 같은 모듈형 백라이트 유닛은 백라이트 수단으로서 표시 패널(210)에 광을 제공할 수 있다.
백라이트 유닛(900)은 전체 구동 방식 또는 로컬 디밍(local dimming), 임펄시브(impulsive) 등과 같은 부분 구동 방식으로 구동될 수 있다. 발광 다이오드의 구동 방식은 회로 설계에 따라 다양하게 변경될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 이로써, 실시예는 색 대비 비가 증대되고 화면상의 밝은 부분과 어두운 부분에 대한 이미지를 선명하게 표현할 수 있어 화질이 향상되는 효과가 있다.
즉, 백라이트 유닛(900)이 복수의 도광판들(15)에 대응되는 복수의 분할 구동 영역으로 구분되어 동작되며, 분할 구동 영역의 휘도를 영상 신호의 휘도와 연계하여 영상의 검은색 부분은 휘도를 감소시키고 밝은 부분은 휘도를 증가시킴으로써, 명암비 및 선명도를 향상시킬 수 있다.
예를 들어, 도 6에 도시된 M1~ M9의 광학 어셈블리들(10b) 중 일부만이 독립적으로 구동하여 광을 상측으로 방출시킬 수 있으며, 그를 위해 각 광학 어셈블리들(10b)에 포함된 광원들(13)이 각각 독립하여 제어될 수 있다.
한편, 하나의 광학 어셈블리(10b) 또는 하나의 도광판(15)에 대응되는 표시 패널(210)의 영역이 2 이상의 블록으로 분할될 수 있으며, 표시 패널(210) 및 백라이트 유닛(900)은 블록 단위로 부분 구동될 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 서로 인접한 광학 어셈블리(10b)들은 일정한 간격(d4, d5)을 가지고 배치될 수 있다. 예를 들어, 즉 좌우 방향(x축 방향)으로 인접한 두 도광판(15)들은 d4의 간격을 가지고 배치될 수 있으며, 전후 방향(y축)으로 인접한 두 도광판(15)들은 d5의 간격을 가지고 배치될 수 있다.
즉, 인접되는 광학 어셈블리(10b)들의 도광판(15)의 테두리가 접촉된 상태로 구비되는 상태에서, 광원(13)에서 발산되는 광에 의한 도광판(15)의 열팽창이 발생되는 경우, 복수의 도광판(15)이 정합된 위치에서 벗어나게 되거나, 도광판(15) 상호 간의 접촉 응력에 의한 변형이 발생될 수 있다.
또한, 도광판(15)의 테두리가 접촉된 상태에서, 상대적으로 광의 방출량이 많은 도광판(15)의 테두리의 휘도가 도광판(15)의 다른 부분에 비하여 높게 형성되기 때문에, 도광판(15)으로부터 광을 제공받는 디스플레이 화면상에서 복수의 도광판(15)의 테두리에 따라서 메쉬(mesh) 형상의 휘선부가 형성될 수 있다.
따라서, 본 실시예에서는 서로 인접한 광학 어셈블리(10b)들의 테두리가 일정 간격 이격되도록, 복수의 광학 어셈블리는 좌우 방향(x축 방향) 및 전후 방향(y축 방향)으로 d4 및 d5의 이격 간격으로 배치된다.
그리고, 이격 간격(d4, d5)이 과도해지면, 도광판(15)의 다른 부분에 비하여, 인접되는 도광판(15) 사이의 이격 간격(d4, d5)의 휘도가 낮게 형성되기 때문에, 도광판(15) 사이의 이격 간격(d4, d5)은 일정한 범위 내에서 형성되어야 한다.
따라서, 본 실시예에 따른 도광판(15)의 좌우 방향 이격 거리(d4)는 0.1 mm 내지 5 mm 크기로 형성되며, 전후 방향 이격 거리(d5)는 0.1 mm 내지 7 mm 의 크기로 형성된다.
이 때, 하나의 도광판(15)의 전방 측 테두리가 광원(13)과 이격된 거리는 좌우 측방 측 테두리가 광원(13)과 이격된 거리보다 크게 형성되기 때문에, 일반적으로 전방 측 테두리의 휘도는 좌우 측방 측 테두리의 휘도보다 낮게 형성된다.
따라서, 도광판(15)의 전후 방향 이격 거리(d5)는 좌우 방향 이격 거리(d4)에 비하여 작게 형성되거나, 적어도 같은 크기로 형성될 수 있다.
한편, 도광판(15)의 저면에는 광의 광로가 상방으로 유도되도록 광을 산란시키는 복수의 패턴(도시하지 않음)이 형성되는 산란 패턴 영역 및 추가 패턴 영역이 형성될 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10: 튜너 20: 역다중화
30: 오디오 디코더 40: 비디오 디코더
50: 음성 출력부 60: 사용자 입력부
70: 메모리부 80: 제어부
90: OSD 처리부 110: 표시 장치
3: 액정층 100, 200: 표시부
230: 색필터 270: 공통전극
300: 액정 표시판 조립체 400: 게이트 구동부
500: 데이터 구동부 600: 신호 제어부
700: 전원 공급 장치 701: 전원 공급부
702: 디지털-아날로그 변환부
800: 계조 전압 생성부 900: 백라이트 유닛
910: 광원 제어부 920: 광원 장치
921: 광원부 930: 아날로그-디지털 변환부
SW: 스위칭 수단 R: 저항

Claims (6)

  1. 구동 전압에 의해 동작하는 광원부를 구동하는 구동 장치로서,
    상기 광원부로부터 출력되는 출력 신호를 이용하여 상기 광원부의 동작 상태에 대응하는 동작 감지 신호를 출력하는 동작 상태 감지부,
    상기 동작 감지 신호를 입력 받아 상기 광원부의 동작 상태에 대응하는 아날로그 형태의 제어 신호를 출력하는 광원 제어부, 그리고
    상기 제어 신호를 디지털 상태의 제어 신호로 변환하여 전원 공급 장치로 출력하는 아날로그-디지털 변환부
    를 포함하는 광원 구동 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 광원부는 적어도 하나의 발광 다이오드를 포함하는 광원 구동 장치.
  3. 복수의 광원에 구동 전압을 인가하는 전원 공급 장치로서,
    외부로부터 인가되는 교류 전압을 직류 전압으로 변환하여 상기 구동 전압으로 인가하는 전원 공급부, 그리고
    상기 광원의 동작을 제어하는 백라이트 유닛으로부터 인가되는 디지털 상태의 제어 신호를 아날로그 상태의 제어 신호로 변환하여 상기 전원 공급부에 인가하는 디지털-아날로그 변환부
    를 포함하고,
    상기 전원 공급부는 상기 아날로그 상태의 제어 신호에 따라 상기 직류 전압의 크기를 변환하고, 상기 전원 공급 장치는 상기 백라이트 유닛의 외부에 장착되는
    전원 공급 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 광원 발광 다이오드인 전원 공급 장치.
  5. 복수의 광원부,
    상기 광원부로부터 출력되는 출력 신호를 이용하여 상기 광원부의 동작 상태에 대응하는 동작 감지 신호를 출력하는 동작 상태 감지부,
    상기 동작 감지 신호를 입력 받아 상기 광원부의 동작 상태에 대응하는 아날로그 형태의 제어 신호를 출력하는 광원 제어부, 그리고
    상기 제어 신호를 디지털 상태의 제어 신호로 변환하여 전원 공급 장치로 출력하는 아날로그-디지털 변환부
    를 포함하는 텔레비전.
  6. 제5항에서,
    상기 광원부는 적어도 하나의 발광 다이오드를 포함하는 텔레비전.
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