KR101361074B1 - 전류 감지 트랜스포머와 이의 제조 방법, 이를 구비한 램프전원공급장치 및 액정표시장치 - Google Patents

전류 감지 트랜스포머와 이의 제조 방법, 이를 구비한 램프전원공급장치 및 액정표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전류 감지 트랜스포머와 이의 제조 방법, 이를 구비한 램프 전원공급장치 및 액정표시장치에 관한 것으로, 절연 베이스판을 포함한 인쇄회로기판과, 인쇄회로기판의 절연 베이스판의 일 면에 소정 형태로 형성된 제1 와인딩 패턴 및 인쇄회로기판의 절연 베이스판의 타 면에 소정 형태로 형성된 제2 와인딩 패턴을 포함하는 전류 감지 트랜스포머와 이의 제조 방법, 이를 구비한 램프 전원공급장치 및 액정표시장치가 제공된다.
액정표시장치, 인버터, 트랜스포머, 전류 감지 트랜스포머, 인쇄회로기판

Description

전류 감지 트랜스포머와 이의 제조 방법, 이를 구비한 램프 전원공급장치 및 액정표시장치 {Current sensing transformer, method for manufacturing the same, lamp power supply and liquid crystal display having the same}
본 발명은 전류 감지 트랜스포머와 이의 제조 방법, 이를 구비한 램프 전원공급장치 및 액정표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인쇄회로기판을 이용하여 제조된 코어리스 전류 감지 트랜스포머와 이의 제조 방법, 이를 구비한 램프 전원공급장치 및 액정표시장치에 관한 것이다.
액정표시장치는 매트릭스 형태로 배열된 다수의 제어용 스위치들에 인가되는 영상신호에 따라 광선의 투과량이 조절되어 화면에 원하는 화상을 표시하며, 직접 화상을 표시하는 액정표시패널과 액정표시패널에 광을 조사하는 백라이트 유닛을 포함한다. 이와 같은 액정표시장치는 자체적으로 발광을 하지 못하기 때문에 백라이트 유닛과 같은 광원이 필요하게 되며, 광원으로는 다양한 형광 램프와 발광 다이오드 등이 사용되는데, 이들 중 냉음극 형광 램프(CCFL; Cold Cathode Fluorescent Lamp)가 주로 사용된다. 최근 액정표시장치는 LCD TV 및 모니터 등 다양한 애플리케이션을 통해 지속적인 대형화 및 고휘도화가 요구되고 있는 실정이 며, 이에 따라 광원으로 사용되는 램프의 수가 증대되어 가고 있다. 이러한 램프 수의 증가는 램프 구동에 필요한 램프 전원공급장치의 대형화 및 가격 상승을 동반하기 때문에, 원가 절감기술이 제시되고 있다.
한편, 종래 기술에 따른 램프 전원공급장치 즉, 램프 구동용 인버터 유닛을 살펴보면, 램프에 고전압의 교류 전원을 제공하기 위하여, 교류 전원의 레벨을 변환시키는 트랜스포머 이외에도, 램프에 인가되는 전원의 레벨을 감지하기 위한 별도의 전류 감지 트랜스포머(current sensing transformer)가 필요하였다. 그 결과, 램프 전원공급장치의 부품수가 증가하여, 생산비가 증가되는 문제점이 있었으며, 또한 램프 전원공급장치가 커짐에 따라, 액정표시장치 내에서의 실장 공간도 많이 차지하게 되는 문제점이 발생하였다. 따라서, 램프를 구동하는데 필요한 램프 전원공급장치의 부품수를 절감하고, 제조 공정을 단순화하여, 액정표시장치의 생산비를 절감하고, 램프 전원공급장치의 크기를 소형화하는 연구가 절실한 실정이다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 램프 전원공급장치의 부품수를 절감하고, 제조 공정을 단순화하기 위하여, 인쇄회로기판을 이용하여 제조된 코어리스 전류 감지 트랜스포머와 이의 제조 방법, 이를 구비한 램프 전원공급장치 및 액정표시장치를 제공하기 위한 것이다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 절연 베이스판을 포함한 인쇄회로기판; 상기 인쇄회로기판의 절연 베이스판의 일 면에 소정 형태로 형성된 제1 와인딩 패턴; 및 상기 인쇄회로기판의 절연 베이스판의 타 면에 소정 형태로 형성된 제2 와인딩 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 감지 트랜스포머가 제공된다.
상기 제1 와인딩 패턴과 상기 제2 와인딩 패턴은 서로 대향되게 배치된다.
상기 제1 와인딩 패턴 및 상기 제2 와인딩 패턴은 도전성 재료로 이루어진다.
상기 제1 와인딩 패턴 및 상기 제2 와인딩 패턴은 구리(copper)를 포함한다.
상기 제1 와인딩 패턴 및 상기 제2 와인딩 패턴은 다각형, 원형 및 타원형 중 어느 한 형태로 형성된다.
상기 인쇄회로기판의 절연 베이스판의 일 면 및 상기 제1 와인딩 패턴의 내 부에 배치되는 제1 누설자속 방지층; 및 상기 인쇄회로기판의 절연 베이스판의 타 면 및 상기 제2 와인딩 패턴의 내부에 배치되는 제2 누설자속 방지층을 더 포함한다.
상기 제1 누설자속 방지층 및 상기 제2 누설자속 방지층은 페라이트 폴리머 복합재료(ferrite polymer composite)로 이루어진다.
상기 제1 누설자속 방지층 및 상기 제2 누설자속 방지층은 상기 제1 와인딩 패턴 및 상기 제2 와인딩 패턴의 형태에 상응하게 형성된다.
상기 인쇄회로기판은 양면 인쇄회로기판 또는 다층 인쇄회로기판인 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 인쇄회로기판을 마련하는 단계; 상기 인쇄회로기판의 일 면 및 타 면에 각각 소정 형태의 제1 와인딩 패턴 및 제2 와인딩 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 제1 와인딩 패턴 및 상기 제2 와인딩 패턴의 내부에 각각 제1 누설자속 방지층 및 제2 누설자속 방지층을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 인쇄회로기판을 마련하는 단계는 절연 베이스판의 일 면 및 타 면에 동박층이 각각 형성된 동박 적층판을 마련하는 단계를 포함한다.
상기 제1 와인딩 패턴 및 제2 와인딩 패턴을 형성하는 단계는 상기 각 동박층 상에 소정 형태의 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 상기 각 동박층을 식각하는 단계; 및 상기 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계를 포함한다.
상기 제1 누설자속 방지층 및 상기 제2 누설자속 방지층은 페라이트 폴리머 복합재료(ferrite polymer composite)로 이루어진다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 외부로부터 공급되는 직류 전원을 교류 전원으로 변환시키는 DC/AC 변환부; 상기 DC/AC 변환부에서 출력된 교류 전원의 레벨을 변환시키기 위한 트랜스포머; 램프에 인가되는 교류 전원의 레벨을 감지하기 위한 전원 감지부; 상기 전원 감지부에서 감지된 전원 레벨과 기준 전원 레벨을 비교하여, 전원 변화를 판단하는 비교부; 및 상기 비교부에서 출력된 신호에 따라, 상기 DC/AC 변환부의 동작을 제어하기 위한 제어부를 포함하며, 상기 전원 감지부는 절연 베이스판을 포함한 인쇄회로기판; 상기 인쇄회로기판의 절연 베이스판의 일 면에 소정 형태로 형성된 제1 와인딩 패턴; 및 상기 인쇄회로기판의 절연 베이스판의 타 면에 소정 형태로 형성된 제2 와인딩 패턴을 포함하는 전류 감지 트랜스포머를 구비하는 것을 특징으로 하는 램프 전원공급장치가 제공된다.
상기 전원 감지부는 상기 인쇄회로기판의 절연 베이스판의 일 면 및 상기 제1 와인딩 패턴의 내부에 배치되는 제1 누설자속 방지층; 및 상기 인쇄회로기판의 절연 베이스판의 타 면 및 상기 제2 와인딩 패턴의 내부에 배치되는 제2 누설자속 방지층을 더 포함한다.
상기 인쇄회로기판 상에는 상기 DC/AC 변환부, 트랜스포머, 비교부 및 제어부가 실장된다.
상기 전원 감지부는 상기 트랜스포머의 입력단 또는 출련단에 연결된다.
상기 DC/AC 변환부의 입력단에 연결되며, 상기 외부로부터 공급되는 직류 전 원의 출력을 제어하는 스위칭부를 더 포함한다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 적어도 하나의 램프와, 외부로부터 공급되는 직류 전원을 교류 전원으로 변환시키는 DC/AC 변환부; 상기 DC/AC 변환부에서 출력된 교류 전원의 레벨을 변환시키기 위한 트랜스포머; 상기 램프에 인가되는 교류 전원을 감지하기 위한 전원 감지부; 상기 전원 감지부에서 감지된 전원과 기준 전원을 비교하여, 전원 변화를 판단하는 비교부; 및 상기 비교부에서 출력된 신호에 따라, 상기 DC/AC 변환부의 동작을 제어하기 위한 제어부로 이루어진 램프 전원공급장치를 포함하는 백라이트 유닛; 및 상기 백라이트 유닛 상부에 배치되어 화상을 디스플레이 하기 위한 액정표시패널을 포함하며, 상기 전원 감지부는 절연 베이스판을 포함한 인쇄회로기판; 상기 인쇄회로기판의 절연 베이스판의 일 면에 소정 형태로 형성된 제1 와인딩 패턴; 및 상기 인쇄회로기판의 절연 베이스판의 타 면에 소정 형태로 형성된 제2 와인딩 패턴을 포함하는 전류 감지 트랜스포머를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치가 제공된다.
본 발명에 따르면, 별도의 전류 감지 트랜스포머를 사용하지 않고, 램프 전원공급장치의 다양한 구성요소가 실장되는 인쇄회로기판을 이용하여 코어리스 전류 감지 트랜스포머를 제조함으로써, 부품수를 절감하고, 제조 공정을 단순화할 수 있게 된다.
그 결과, 램프 전원공급장치 및 액정표시장치의 생산 비용을 절감할 수 있게 된다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전류 감지 트랜스포머의 사시도, 평면도 및 단면도이다.
도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 전류 감지 트랜스포머(540)는 인쇄회로기판의 절연 베이스판(541), 제1 와인딩 패턴(winding pattern)(542) 및 제2 와인딩 패턴(543)을 포함한다.
인쇄회로기판의 절연 베이스판(541)의 일 면, 즉 상부면에는 제1 와인딩 패턴(542)이 형성되며, 절연 베이스판(541)의 타 면, 즉 하부면에는 제2 와인딩 패턴(543)이 형성된다.
일반적으로 인쇄회로기판(PCB; Printed circuit board)은 절연 베이스판 표면 또는 표면과 그 내부에 전기설계를 근거로 하여 도체 패턴을 도전성 재료로 형성하여 고착시킨 것으로, 최종 완제품 내부의 각종 부품들을 실장하는 지지대 역할 및 각 부품들의 신호를 서로 연결시켜주는 역할을 수행한다. 이러한 PCB는 회로가 단면에만 형성된 단면 PCB, 회로가 상, 하 양면으로 형성된 양면 PCB 및 회로가 양면 이외에도 내부에 추가로 형성된 다층 PCB 등이 있다. 본 실시예의 경우, 양면 PCB를 예로서 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다층 PCB를 이용할 수도 있다.
제1 와인딩 패턴(542) 및 제2 와인딩 패턴(543)은 각각 사각형 형태로 형성되며, 서로 대향되게 배치된다. 또한, 이러한 제1 와인딩 패턴(542) 및 제2 와인딩 패턴(543)은 도전성 재료로 이루어진다. 바람직하게는, 일반적으로 인쇄회로기판에서 도전성 재료로 사용되는 구리(copper)로 이루어진다.
본 실시예에서, 제1 와인딩 패턴(542)과 제2 와인딩 패턴(543)은 각각 1회 감긴 형태로 형성되나, 이에 한정되는 것은 제1 와인딩 패턴과 제2 와인딩 패턴의 와인딩 수는 다양하게 변형될 수 있다. 이때, 제1 와인딩 패턴과 제2 와인딩 패턴의 와인딩 수가 적어도 2회 이상일 경우에는, 제1 와인딩 패턴과 제2 와인딩 패턴은 전체적으로 나선형으로 형성된다.
종래 기술에 따른 전류 감지 트랜스포머는 코어, 이러한 코어에 제1 권선과 제2 권선을 감아서 형성된다. 코어에 감겨진 제1 권선과 제2 권선은 전기적으로 분리되어 있으나, 자기적으로는 결합되어 있어, 제1 권선에 교류 전류를 흘리면, 코어를 통과하는 자속이 변화하게 되어, 전자 유도 작용에 의한 유도 기전력이 제2 권선에 발생되며, 이러한 원리를 이용하여 전류를 감지하게 된다.
종래 기술에 따른 전류 감지 트랜스포머의 제1 권선과 제2 권선에 대응되는 제1 와인딩 패턴과 제2 와인딩 패턴을 구비한 본 발명에 따른 전류 감지 트랜스포머는 제1 와인딩 패턴에 교류 전류가 인가되면, 전자 유도 작용에 의해 유도 기전력이 제2 와인딩 패턴에 발생되어, 전류를 감지하게 된다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전류 감지 트랜스포머의 변형예를 도시한 사시도이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 인쇄회로기판의 절연 베이스판(541)의 일 면, 즉 상부면에는 제1 와인딩 패턴(542)이 형성되며, 절연 베이스판(541)의 타 면, 즉 하부면에는 제2 와인딩 패턴(543)이 형성된다. 이때, 제1 와인딩 패턴(542) 및 제2 와인딩 패턴(543)은 각각 도 2a에 도시된 바와 같이 원형, 또는 도 2b에 도시된 바와 같이 타원형으로 형성되어, 서로 대향되게 배치된다. 그러나, 제1 와인딩 패턴과 제2 와인딩 패턴의 형태는 이에 한정되는 것은 아니며, 다양하게 변형될 수 있다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전류 감지 트랜스포머의 사시도, 평면도 및 단면도이다.
도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 전류 감지 트랜스포머(540)는 인쇄회로기판의 절연 베이스판(541), 제1 와인딩 패턴(winding pattern)(542), 제2 와인딩 패턴(543), 제1 누설자속 방지층(544) 및 제2 누설자속 방지층(545)을 포함한다.
인쇄회로기판의 절연 베이스판(541)의 일 면, 즉 상부면에는 제1 와인딩 패턴(542)이 형성되며, 절연 베이스판(541)의 타 면, 즉 하부면에는 제2 와인딩 패턴(543)이 형성된다.
제1 와인딩 패턴(542) 및 제2 와인딩 패턴(543)은 각각 사각형 형태로 형성되며, 서로 대향되게 배치된다. 또한, 이러한 제1 와인딩 패턴(542) 및 제2 와인딩 패턴(543)은 도전성 재료로 이루어진다. 바람직하게는, 일반적으로 인쇄회로기판에서 도전성 재료로 사용되는 구리(copper)로 이루어진다.
한편, 본 실시예에서 제1 와인딩 패턴(542)과 제2 와인딩 패턴(543)은 각각 1회 감긴 형태로 형성되나, 이에 한정되는 것은 제1 와인딩 패턴과 제2 와인딩 패턴의 와인딩 수는 다양하게 변형될 수 있다. 또한, 제1 와인딩 패턴과 제2 와인딩 패턴의 형태가 사각 형태로 한정되는 것은 아니며, 상기에서 살펴본 바와 같이, 원형 또는 타원형 등 다양한 형태로 형성될 수 있다.
제1 누설자속 방지층(544)은 인쇄회로기판의 절연 베이스판(541)의 일 면 즉, 상부면에 형성되며, 바람직하게는 제1 와인딩 패턴(542)의 내부에 배치되며, 제2 누설자속 방지층(545)은 인쇄회로기판의 절연 베이스판(541)의 타 면 즉, 하부면에 형성되며, 바람직하게는 제2 와인딩 패턴의 내부에 배치된다. 이러한 제1 누설자속 방지층(544)과 제2 누설자속 방지층(545)은 제1 와인딩 패턴과 제2 와인딩 패턴 간에 생성되는 자속이 누설되는 것을 방지한다.
이때, 제1 누설자속 방지층(544)과 제2 누설자속 방지층(545)은 제1 와인딩 패턴(542) 및 제2 와인딩 패턴(543)의 형태에 상응하게 형성된다. 즉, 제1 누설자속 방지층(544)과 제2 누설자속 방지층(545)은 사각형으로 형성된다.
그리고, 제1 누설자속 방지층(544)과 제2 누설자속 방지층(545)은 제1 와인딩 패턴(542) 및 제2 와인딩 패턴(543)과 소정 간격 이격되어 배치된다. 즉, 제1 누설자속 방지층(544)과 제2 누설자속 방지층(545)의 둘레를 따라 제1 와인딩 패턴(542)과 제2 와인딩 패턴(543)이 각각 형성된다.
또한, 제1 누설자속 방지층(544) 및 제2 누설자속 방지층(545)은 페라이트 폴리머 복합재료(ferrite polymer composite)로 이루어지는 것이 바람직하다. 페라이트 복합재료는 페라이트 분말과 플라스틱의 합성물로서, 안정된 자기적 특성을 지니며, 플렉서블 필름 형태로 제조될 수 있기 때문에, 본 실시예의 누설자속 방지층으로 적용하는데 적합하다.
도 4a 내지 도 4e는 본 발명에 따른 전류 감지 트랜스포머의 제조 공정 단면도이다.
도 4a를 참조하면, 우선 인쇄회로기판을 마련한다. 이때, 인쇄회로기판은 절연 베이스판(541)의 상부면 및 하부면에 각각 동박층(542, 543)이 각각 형성된 동박 적층판을 준비한다. 본 실시예에서는 양면 PCB용 동박 적층판을 사용하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다층 PCB용 동박 적층판을 사용할 수도 있다.
도 4b를 참조하면, 각 동박층 상에 소정 형태의 포토레지스트 패턴(546, 547)을 각각 형성한다. 각 동박층 전면에 포토레지스트를 형성한 다음, 소정 패턴이 형성된 마스크(미도시)를 이용하여 노광 및 현상 공정을 통하여 소정 형태 포토레지스트 패턴을 형성한다.
도 4c 및 도 4d를 참조하면, 포토레지스트 패턴(546, 547)을 식각 마스크로 하여 동박층을 에칭한 후, 포토레지스트 패턴을 제거하여, 소정 형태의 제1 와인딩 패턴(542)과 제2 와인딩 패턴(543)을 형성한다.
도 4e를 참조하면, 제1 와인딩 패턴(542) 및 제2 와인딩 패턴(543)의 내부에 각각 제1 누설자속 방지층(544) 및 제2 누설자속 방지층(545)을 형성한다. 이때, 제1 누설자속 방지층(544) 및 제2 누설자속 방지층(545)은 페라이트 폴리머 복합재료(ferrite polymer composite)로 이루어진 필름을 부착하여 형성한다. 이와는 달 리, 누설자속 방지층을 필름 형태로 부착하지 않고, 박막을 형성한 후, 포토리소그라피 및 에칭 공정을 통하여 형성할 수도 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며 제1 및 제2 누설자속 방지층의 재료, 형태 및 제조 공정은 다양하게 변형될 수 있다. 그리고, 상기에서는 와인딩 패턴을 형성한 후, 그 내부에 누설자속 방지층을 형성하였으나, 이와 반대로 누설자속 방지층을 형성한 후, 이를 둘러싸는 와인딩 패턴을 형성할 수도 있다.
도 5a는 본 발명에 따른 전류 감지 트랜스포머를 포함한 램프 전원공급장치의 개략적인 블록도이며, 도 5b는 전원 감지부의 개략적인 회로 구성도이고, 도 5c는 도 5b의 전류 감지 트랜스 포머의 개략적인 사시도이고, 도 6은 도 5a에 도시된 DC/AC 변환부의 개략적인 구성도이다.
도 5a 내지 도 6을 참조하면, 램프 전원공급장치(500)는 스위칭부(510), DC/AC 변환부(520), 전원 감지부(530), 트랜스포머(550), 비교부(560) 및 제어부(570)를 포함한다.
스위칭부(510)는 외부로부터 공급되는 직류 전원의 출력을 제어한다. 이러한 스위칭부(510)의 출력단에 연결된 DC/AC 변환부(520)는 스위칭부(510)를 통하여 공급되는 직류 전원을 교류 전원으로 변환시킨다.
DC/AC 변환부(520)는 인덕터(L), 커패시터(C), 제1 및 제2 스위치(521, 522) 및 스위치 제어부(5250)로 이루어진다. 커패시터(C)는 트랜스포머(550)와 병렬로 연결되는데, 커패시터(C)의 제1 노드는 제1 스위치(521)에 연결되고, 커패시터(C) 의 제2 노드는 제2 스위치(522)에 연결된다.
트랜스포머(550)는 DC/AC 변환부(520)의 출력단에 연결되며, DC/AC 변환부(520)에서 출력된 교류 전원의 레벨을 변환시켜서, 도면에 도시된 램프(410)에 제공하여, 램프를 구동시킨다. 트랜스포머(550)의 1차 권선(551)은 DC/AC 변환부(520)의 출력단에 연결되며, 2차 권선(552)은 램프(410)의 양 전극에 연결된다.
전원 감지부(530)는 램프에 인가되는 교류 전원의 레벨을 감지하는 기능을 수행한다. 본 실시예에서, 전원 감지부(530)는 상기에서 살펴본 인쇄회로기판을 이용한 전류 감지 트랜스포머(540) 및 전류 변화 검출부(580)를 포함한다. 또한, 전류 감지 트랜스포머(540)로 구성된 전원 감지부(530)는 본 실시예의 경우와 같이 트랜스포머의 1차 권선(551)에 연결되어 램프에 인가되는 전류를 감지할 수 있으나, 이와는 달리 트랜스포머의 2차 권선(552)에 연결되어 램프에 인가되는 전류를 감지할 수도 있다.
비교부(560)는 전원 감지부(530)의 전류 변화 검출부(580)에서 검출한 전류의 변화 레벨의 이상 여부를 판단하며, 제어부(570)는 이러한 비교부(560)에서 출력된 신호에 따라, 스위칭부(510)의 온/오프를 제어함으로써, DC/AC 변환부(520)의 동작을 제어하게 된다.
도 5b 및 도 5c를 참조하여, 전원 감지부(530)와 비교부(560)의 회로 구성 및 동작을 살펴본다. 전원 감지부(530)는 전류 감지 트랜스포머(540)와 전류 변화 검출부(580)를 포함한다.
전류 감지 트랜스포머(540)는 인쇄회로기판의 절연 베이스판(541)과, 절연 베이스판(541)의 일 면에 형성된 제1 와인딩 패턴(winding pattern)(542) 및 절연 베이스판(541)의 타 면에 형성된 제2 와인딩 패턴(543)을 포함하며, 제1 와인딩 패턴(542)의 양 단에는 제1 연결 단자(542a. 542b)가 형성되며, 제2 와인딩 패턴(543)의 양단에도 제2 연결 단자(543a, 543b)가 형성된다.
이러한 전류 감지 트랜스포머(540)의 제1 와인딩 패턴(542)은 트랜스포머(550)의 1차 권선(551)과 DC/AC 변환부(520) 사이에 연결된다. 즉, 제1 와인딩 패턴(542)의 제1 연결 단자 중 하나(542a)는 1차 권선(551)과 연결되며, 제1 연결 단자 중 나머지(542b)는 DC/AC 변환부(520)에 연결된다. 또한, 제2 와인딩 패턴(543)은 전류 변화 검출부(580)에 연결된다. 즉, 제2 와인딩 패턴(543)의 제2 연결 단자(543a, 543b)는 전류 변화 검출부(580)의 검출 단자(581, 582)에 연결된다.
전류 감지 트랜스포머(540)는 트랜스포머(550)의 1차 권선(551)에 연결된 제1 와인딩 패턴(542)에 발생하는 자속 변화(Δφ)를 매개로 하여 전류의 변화를 검출하는 검출 도체로서 제2 와인딩 패턴(543)이 형성된다.
전류 변화 검출부(580)의 검출 단자(581, 582)는 제2 와인딩 패턴(543)의 제2 연결 단자(543a, 543b)와 연결되어, 자속 변화(Δφ)의 작용으로 인해 발생한 전압을 추출한다. 검출 단자(581, 582)에서 얻어지는 검출 전압은 전류의 변화를 검출하는 회로에 인가된다. 이러한 회로는 다이오드(583), 컨덴서(584) 및 저항(585)을 포함한다. 다이오드(583)는 검출 단자(581)에 연결되고, 다이오드(583)의 캐소드측과 검출 단자(4582 사이에는, 필터 회로로서 컨덴서(584) 및 저항(585)이 연결된다. 이와 같은 구성에 의해, 전류 변화 검출부(580)는 전류의 변화를 직류 전압 의 변화로 변환하는 전류/전압 변환부로서 구성되며, 컨덴서(584) 및 저항(585)에는 전류의 변화에 대응한 직류 전압이 얻어지고, 이 전압 레벨이 전류의 변화를 나타낸다.
전류 변화 검출부(580)의 검출 신호는 비교부(560)에 인가된다. 비교부(560)는 검출 신호의 증폭부를 구성함과 함께, 전류의 변화 레벨로부터 동작 이상인지의 여부를 판정하는 기능을 수행하며, 제어부(570)는 이러한 비교부(560)에서 출력된 신호에 따라, 스위칭부(510)의 온/오프를 제어함으로써, DC/AC 변환부(520)의 동작을 제어하게 된다.
램프 전원공급장치의 동작을 살펴보면, 스위칭부(510)가 턴 온 되면, 직류 전원이 DC/AC 변환부(520)에 인가되고, AC 전압, 예를 들어 정현파 전압이 부하 또는 램프에 걸쳐 나타난다. 전류는 트랜스포머(550)의 중앙탭으로 인덕터(L)를 통하여 흐른다. 스위치 제어부(525)는 제1 스위치 및 제2 스위치(521, 522)의 온 또는 오프를 제어하며, 제1 및 제2스위치는 교대로 개방 및 폐쇄되어 트랜스포머(550)의 2차 권선에 걸쳐 AC 파형을 생성한다. 이때, 제1 스위치 및 제2 스위치의 동작 주파수는 고정될 수 있지만, 정상적으로 회로의 리액티브 성분(즉, 커패시터(C))의 공진 주파수와 동기이다. 제1 및 제2 스위치가 회로의 리액티브 성분의 공진 주파수와 동기가 되면, 정현파가 출력된다.
스위칭부(510)가 턴 오프되면, 램프 전원공급장치에 공급되는 직류전원은 차단되며, 스위칭부(510)는 제어부(570)의 출력에 의해 직류 전원의 출력을 조절하여 램프에 인가된 파워를 제어하게 된다.
트랜스포머(550)의 1차 권선 또는 2차 권선에는 전원 감지부(530)를 연결되는데, 이러한 전원 감지부(530)에 의해 감지된 전류를 통하여, 램프에 정상적으로 전류가 공급되는지를 판단할 수 있게 된다.
이때, 전원 감지부(530)는 상기에서 살펴본 바와 같이, 인쇄회로기판의 절연 베이스판(541), 제1 와인딩 패턴(winding pattern)(542), 제2 와인딩 패턴(543), 제1 누설자속 방지층(544) 및 제2 누설자속 방지층(545)을 포함하는 전류 감지 트랜스포머(540)로 구성된다. 이러한 전류 감지 트랜스포머(540)가 형성된 인쇄회로기판 상에는 전류 감지 트랜스포머 이외에도, 상기에서 살펴본 램프 전원공급장치의 구성요소인 스위칭부(510), DC/AC 변환부(520), 트랜스포머(550), 비교부(560) 및 제어부(570) 등이 실장된다.
그 결과, 본 발명은 액정표시장치에서 많이 사용되는 인쇄회로기판 상에 전류 감지 트랜스포머를 형성하므로, 별도의 전류 감지 트랜스포머를 사용하지 않아도 되고, 램프 전원공급장치의 부품수를 절감하고, 제조 공정을 단순화할 수 있게 되어, 램프 전원공급장치의 생산 비용을 절감할 수 있게 된다.
도 7은 본 발명에 따른 램프 전원공급장치를 포함한 액정표시장치의 분해 사시도이다.
상기 도 7을 참조하면, 액정표시장치는 탑 샤시(300), LCD 패널(100), 구동 회로부(220, 240), 램프 유닛(400), 램프 전원공급장치(500), 다수의 광학 시 트(710), 확산판(720) 및 몰드 프레임(800) 및 바텀 샤시(900)를 포함한다.
구동 회로부(220, 240)는 LCD 패널(100)과 연결되며, 콘트롤 IC을 탑재하고 TFT 기판(120)의 게이트 라인에 소정의 게이트 신호를 인가하기 위한 게이트측 인쇄회로기판(224)과, 콘트롤 IC(integrated circuit)를 탑재하고 TFT 기판(120)의 데이터 라인에 소정의 데이터 신호를 인가하기 위한 데이터측 인쇄회로기판(244)과, TFT 기판(120)과 게이트측 인쇄회로기판(224) 사이를 연결하기 위한 게이트측 연성 인쇄회로기판(222)과, TFT 기판(120)과 데이터측 인쇄회로기판(244) 사이를 연결하기 위한 데이터측 연성 인쇄회로기판(242)을 포함한다.
탑 샤시(300)는 LCD 패널(100) 및 구동 회로부(220, 240)가 이탈되지 않도록 함과 동시에 외부에서 가해진 충격으로부터 보호하기 위해 직각으로 절곡된 평면부와 측벽부를 갖는 사각틀 형태로 형성된다.
램프 유닛(400)은 램프(410)와, 램프를 안착하기 위한 램프 소켓(430)을 포함한다.
램프 전원공급장치(500)는 램프(410)를 구동하기 위하여, 램프에 인가되는 전원을 생성하는 역할을 수행한다. 이때, 램프 전원공급장치(500)는 상기에서 살펴본 바와 같이, 인쇄회로기판 상에 램프 전원공급장치의 구성요소인 스위칭부, DC/AC 변환부, 트랜스포머, 비교부 및 제어부 등이 실장되며, 이와 같이 램프 전원공급장치의 다양한 구성요소를 실장하는 인쇄회로기판 상에 전류 감지 트랜스포머를 형성함으로써, 별도의 전류 감지 트랜스포머를 사용하지 않아도 된다.
몰드 프레임(800)의 하부에 형성된 수납 공간의 기저면에서부터 다수의 광학 시트(710), 확산판(720), 램프 유닛(400) 및 반사판(600)이 차례로 적층되며, 몰드 프레임(800)과 결합되어, 구성 요소들을 지지하기 위한 바텀 샤시(900)는 몰드 프레임의 하부에 배치된다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 전류 감지 트랜스포머와 이의 제조 방법, 이를 구비한 램프 전원공급장치 및 액정표시장치의 예시적인 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전류 감지 트랜스포머의 사시도, 평면도 및 단면도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전류 감지 트랜스포머의 변형예를 도시한 사시도이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전류 감지 트랜스포머의 사시도, 평면도 및 단면도이다.
도 4a 내지 도 4e는 본 발명에 따른 전류 감지 트랜스포머의 제조 공정 단면도이다.
도 5a는 본 발명에 따른 전류 감지 트랜스포머를 포함한 램프 전원공급장치의 개략적인 블록도이며, 도 5b는 전원 감지부의 개략적인 회로 구성도이고, 도 5c는 도 5b의 전류 감지 트랜스 포머의 개략적인 사시도이다.
도 6은 도 5a에 도시된 DC/AC 변환부의 개략적인 구성도이다.
도 7은 본 발명에 따른 램프 전원공급장치를 포함한 액정표시장치의 분해 사시도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
510; 스위칭부 520; DC/AC 변환부
530; 전원 감지부 540; 전류 감지 트랜스포머
541; 절연 베이스판 542; 제1 와인딩 패턴
543; 제2 와인딩 패턴 544; 제1 누설자속 방지층
545; 제2 누설자속 방지층 550; 트랜스포머
560; 비교부 570; 제어부

Claims (19)

  1. 절연 베이스판을 포함한 인쇄회로기판;
    상기 인쇄회로기판의 절연 베이스판의 일 면에 형성된 제1 와인딩 패턴;
    상기 인쇄회로기판의 절연 베이스판의 타 면에 형성된 제2 와인딩 패턴;
    상기 인쇄회로기판의 절연 베이스판의 일 면 및 상기 제1 와인딩 패턴의 내부에 배치되는 제1 누설자속 방지층; 및
    상기 인쇄회로기판의 절연 베이스판의 타 면 및 상기 제2 와인딩 패턴의 내부에 배치되는 제2 누설자속 방지층을 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 감지 트랜스포머.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 와인딩 패턴과 상기 제2 와인딩 패턴은 서로 대향되게 배치되는 것을 특징으로 하는 전류 감지 트랜스포머.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 와인딩 패턴 및 상기 제2 와인딩 패턴은 도전성 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전류 감지 트랜스포머.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 와인딩 패턴 및 상기 제2 와인딩 패턴은 구리(copper)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 감지 트랜스포머.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 와인딩 패턴 및 상기 제2 와인딩 패턴은 다각형, 원형 및 타원형 중 어느 한 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 전류 감지 트랜스포머.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 누설자속 방지층 및 상기 제2 누설자속 방지층은 페라이트 폴리머 복합재료(ferrite polymer composite)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전류 감지 트랜스포머.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 누설자속 방지층 및 상기 제2 누설자속 방지층은 상기 제1 와인딩 패턴 및 상기 제2 와인딩 패턴의 형태에 상응하게 형성되는 것을 특징으로 하는 전류 감지 트랜스포머.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판은 양면 인쇄회로기판 또는 다층 인쇄회로기판인 것을 특징으로 하는 전류 감지 트랜스포머.
  10. 인쇄회로기판을 마련하는 단계;
    상기 인쇄회로기판의 일 면 및 타 면에 각각 제1 와인딩 패턴 및 제2 와인딩 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 제1 와인딩 패턴 및 상기 제2 와인딩 패턴의 내부에 각각 제1 누설자속 방지층 및 제2 누설자속 방지층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 감지 트랜스포머의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판을 마련하는 단계는,
    절연 베이스판의 일 면 및 타 면에 동박층이 각각 형성된 동박 적층판을 마련하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 감지 트랜스포머의 제조방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 와인딩 패턴 및 제2 와인딩 패턴을 형성하는 단계는,
    상기 각 동박층 상에 소정 형태의 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;
    상기 각 동박층을 식각하는 단계; 및
    상기 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 감지 트랜스포머의 제조방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 제1 누설자속 방지층 및 상기 제2 누설자속 방지층은 페라이트 폴리머 복합재료(ferrite polymer composite)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전류 감지 트랜스포머의 제조방법.
  14. 외부로부터 공급되는 직류 전원을 교류 전원으로 변환시키는 DC/AC 변환부;
    상기 DC/AC 변환부에서 출력된 교류 전원의 레벨을 변환시키기 위한 트랜스포머;
    램프에 인가되는 교류 전원의 레벨을 감지하기 위한 전원 감지부;
    상기 전원 감지부에서 감지된 전원 레벨과 기준 전원 레벨을 비교하여, 전원 변화를 판단하는 비교부; 및
    상기 비교부에서 출력된 신호에 따라, 상기 DC/AC 변환부의 동작을 제어하기 위한 제어부를 포함하며, 상기 전원 감지부는,
    절연 베이스판을 포함한 인쇄회로기판; 상기 인쇄회로기판의 절연 베이스판의 일 면에 형성된 제1 와인딩 패턴; 상기 인쇄회로기판의 절연 베이스판의 타 면에 형성된 제2 와인딩 패턴; 상기 인쇄회로기판의 절연 베이스판의 일 면 및 상기 제1 와인딩 패턴의 내부에 배치되는 제1 누설자속 방지층; 및 상기 인쇄회로기판의 절연 베이스판의 타 면 및 상기 제2 와인딩 패턴의 내부에 배치되는 제2 누설자속 방지층을 포함하는 전류 감지 트랜스포머를 구비하는 것을 특징으로 하는 램프 전원공급장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 전원 감지부는 상기 인쇄회로기판의 절연 베이스판의 일 면 및 상기 제1 와인딩 패턴의 내부에 배치되는 제1 누설자속 방지층;및 상기 인쇄회로기판의 절연 베이스판의 타 면 및 상기 제2 와인딩 패턴의 내부에 배치되는 제2 누설자속 방지층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 램프 전원공급장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판 상에는 상기 DC/AC 변환부, 트랜스포머, 비교부 및 제어부가 실장되는 것을 특징으로 하는 램프 전원공급장치.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 트랜스포머는 제1 권선 및 제2 권선을 포함하며,
    상기 전원 감지부는 상기 트랜스포머의 상기 제1 권선 또는 상기 제2 권선에 연결되는 것을 특징으로 하는 램프 전원공급장치.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 DC/AC 변환부의 입력단에 연결되며, 상기 외부로부터 공급되는 직류 전원의 출력을 제어하는 스위칭부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 램프 전원공급장치.
  19. 적어도 하나의 램프와,
    외부로부터 공급되는 직류 전원을 교류 전원으로 변환시키는 DC/AC 변환부; 상기 DC/AC 변환부에서 출력된 교류 전원의 레벨을 변환시키기 위한 트랜스포머; 상기 램프에 인가되는 교류 전원의 레벨을 감지하기 위한 전원 감지부; 상기 전원 감지부에서 감지된 전원 레벨과 기준 전원 레벨을 비교하여, 전원 변화를 판단하는 비교부; 및 상기 비교부에서 출력된 신호에 따라, 상기 DC/AC 변환부의 동작을 제어하기 위한 제어부로 이루어진 램프 전원공급장치를 포함하는 백라이트 유닛; 및
    상기 백라이트 유닛 상부에 배치되어 화상을 디스플레이 하기 위한 액정표시패널을 포함하며, 상기 전원 감지부는,
    절연 베이스판을 포함한 인쇄회로기판; 상기 인쇄회로기판의 절연 베이스판의 일 면에 형성된 제1 와인딩 패턴; 상기 인쇄회로기판의 절연 베이스판의 타 면에 형성된 제2 와인딩 패턴; 상기 인쇄회로기판의 절연 베이스판의 일 면 및 상기 제1 와인딩 패턴의 내부에 배치되는 제1 누설자속 방지층; 및 상기 인쇄회로기판의 절연 베이스판의 타 면 및 상기 제2 와인딩 패턴의 내부에 배치되는 제2 누설자속 방지층을 포함하는 전류 감지 트랜스포머를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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