KR20070039838A - 백라이트 유닛과 이를 포함하는 표시장치 - Google Patents

백라이트 유닛과 이를 포함하는 표시장치 Download PDF

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KR20070039838A
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 백라이트 유닛과 이를 포함하는 표시장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 백라이트 유닛은 점광원 회로기판과; 상기 점광원 회로기판 상에 마련되어 있으며 복수의 점광원을 포함하는 점광원 유닛과; 상기 점광원 유닛을 소정 방향으로 회전시키는 구동부를 포함한다. 이에 의해 적절한 색 온도를 유지할 수 있는 백라이트 유닛과 이를 포함하는 표시장치가 제공된다.

Description

백라이트 유닛과 이를 포함하는 표시장치{BACKLIGHT UNIT AND DISPLAY DEVICE HAVING THE SAME}
도 1은 본발명의 제 1실시예에 따른 표시장치의 분해 사시도이고,
도 2는 본발명의 제 1실시예에 따른 백라이트 유닛의 구동방법을 설명하기 위한 도면이다.
* 도면의 주요부분의 부호에 대한 설명 *
10 : 상부 샤시 20 : 액정패널
23 : 적색서브프레임 24 : 녹색서브프레임
25 : 청색서브프레임 30 : 광조절부재
40 : 반사판 41 : 발광다이오드수용구
51 : 발광다이오드 회로기판 60 : 발광다이오드 유닛
61 : 적색광 발광다이오드 62 : 녹색광 발광다이오드
63 : 청색광 발광다이오드 70 : 하부 샤시
본 발명은 백라이트 유닛과 이를 포함하는 표시장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 점광원 유닛을 회전시켜 적절한 색온도를 유지하는 백라이트 유닛과 이를 포함하는 표시장치에 관한 것이다.
퍼스널 컴퓨터나 텔레비전 등의 경량, 박형화에 따라 디스플레이 장치도 경량화, 박형화가 요구되고 있으며, 이러한 요구에 따란 음극선관(cathode ray tube: CRT) 대신 액정표시장치(liquid crystal display: LCD)와 같은 플랫 패널형 디스플레이 장치가 개발되고 있다.
LCD는 두 기판 사이에 주입되어 있는 이방성 유전율을 갖는 액정층에 전계를 인가하고, 이 전계의 세기를 조절하여 기판에 투과되는 빛의 양을 조절함으로써, 원하는 화상 신호를 얻는 표시장치이다.
원하는 화상을 형성하는 데에 있어서LCD의 두 기판 중 하나의 기판에 적색, 녹색, 청색의 3원색으로 이루어진 컬러 필터층을 형성하고, 이 컬러 필터층에 투과되는 백색광의 양을 조절하여 원하는 컬러를 얻을 수 있다. 이러한 컬러 필터 방식에서는 기판에 별도의 컬러 필터층을 형성해야 하는 제조상의 번거로움이 있으며 컬러 필터 자체의 광투과율을 향상시켜야 하는 문제점이 있다.
이와는 달리 적색, 녹색, 청색의 각 색의 독립된 광원을 순차 주기적으로 점등하고, 그 점등 주기에 동기하여 각 화소에 대응하는 색 신호를 가함으로써 풀 컬러의 화상을 얻을 수 있는 3색 광원을 사용하는 필드 시퀀셜 컬러(field sequential color: FSC) 방식이 사용될 수 있다. 이러한 FSC 구동의 경우 하나의 프레임을 형성하기 위하여 3색 광원이 반복되며 발광한다. 이와 같이 반복되어 방출되는 빛이 혼합되어 얻어지는 풀칼라의 빛이 액정을 통과함으로써 액정패널에 화 상이 형성된다.
하지만 각각의 광원으로부터 액정패널의 화소에 도달하기까지의 거리가 다르므로 액정에 전달되는 적색, 녹색, 청색의 광량이 모두 다르다. 따라서 특정 색의 휘도가 강하게 나타나게 되어 적절한 색 온도를 얻기 어려운 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 적절한 색 온도를 제공하는 백라이트 유닛과 이를 포함하는 표시장치를 제공하는 것이다.
상기 본발명의 목적은 점광원 회로기판과 상기 점광원 회로기판 상에 마련되어 있으며 복수의 점광원을 포함하는 점광원 유닛과 상기 점광원 유닛을 소정 방향으로 회전시키는 구동부를 포함하는 백라이트 유닛에 의하여 달성될 수 있다.
상기 점광원은 소정의 원주상에 동일한 간격으로 배치되어 있으며, 상기 광원구동부는 상기 원주상의 중심을 회전축으로 하여 상기 점광원 유닛을 회전시키는 것이 바람직하다.
상기 점광원 유닛은 서로 다른 색상의 빛을 순차적으로 발광하는 상기 점광원을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 점광원 유닛은 3개의 서로 다른 색상의 빛을 순차적으로 발광하는 상기 점광원을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 광원구동부를 제어하는 제어부를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 점광원 유닛이 소정 시간 동안 일회전하도록 상기 구동부를 제어하는 것이 바람직하 다.
본 발명의 또 다른 목적은 액정패널과; 점광원 회로기판과, 상기 점광원 회로기판 상에 마련되어 있으며 상기 액정패널로 빛을 공급하는 복수의 점광원을 포함하는 점광원 유닛과, 상기 점광원 유닛을 소정 방향으로 회전시키는 광원구동부를 갖는 백라이트 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치에 의해서도 달성될 수 있다.
상기 점광원 유닛은 소정의 원주상에 동일한 간격으로 배치되어 있으며, 상기 광원구동부는 상기 원주상의 중심을 회전축으로 하여 상기 점광원 유닛을 회전시키는 것이 바람직하다.
상기 점광원 유닛은 서로 다른 색상의 빛을 순차적으로 발광하는 복수의 상기 점광원을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 점광원 유닛은 서로 다른 3개의 색상의 빛을 순차적으로 발광하는 상기 점광원을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 광원구동부를 제어하는 제어부를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 점광원이 소정 시간 동안 순차적으로 발광하도록 제어하는 것이 바람직하다.
상기 소정 시간은 상기 점광원으로부터 발생된 광이 상기 액정패널에 제공되어 하나의 프레임을 형성하는 시간의 3배인 것이 바람직하다.
이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하겠다.
이하의 본 발명의 실시예에서는 액정표시장치를 표시 장치의 예로 들어 설명하나, 본 발명의 표시 장치는 액정표시장치에 한정되지 않는다.
이와 마찬가지로 본 발명의 실시예에서는 점광원을 발광다이오드의 예로 들어 설명하나, 본 발명의 점광원은 발광다이오드에 한정되지 않는다.
본발명의 제 1실시예에 따른 액정표시장치를 도1 및 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본발명의 제 1실시예에 따른 액정표시장치의 분해 사시도이고, 도 2는 본발명의 제 1실시예에 따른 백라이트 유닛의 구동방법을 설명하기 위한 도면이다.
액정표시장치(1)는 액정패널(20), 액정패널(20)의 배면에 순차적으로 위치한 광조절부재(30), 반사판(40) 그리고 백라이트 유닛을 포함한다. 백라이트 유닛은 발광다이오드 회로기판(51), 그리고 발광다이오드 회로기판(51)전체에 걸쳐 실장된 발광다이오드 유닛(60)을 포함한다.
그리고 발광다이오드 회로기판(51), 발광다이오드 회로기판(51)에 실장되어 있으며 반사판(40)의 발광다이오드 수용구(41)에 위치하고 있는 발광다이오드 유닛(60)을 포함한다.
액정패널(20), 광조절부재(30), 반사판(40) 그리고 발광다이오드유닛(60)을 포함하는 발광다이오드 회로기판(51)은 상부 샤시(10)와 하부 샤시(70)에 수용되어 있다.
액정패널(20)은 박막트랜지스터가 형성되어 있는 박막트랜지스터 기판(21)과 박막트랜지스터 기판(21)과 대면하고 있는 컬러필터 기판(22), 양 기판(21, 22)을 접합시키며 셀갭(cell gap)을 형성하는 실런트, 양 기판(21, 22)과 실런트사이 에 위치하는 액정층(미도시)를 포함한다. 액정패널(20)은 액정층의 배열을 조정하여 화면을 형성하지만 비발광소자이기 때문에 배면에 위치한 발광다이오드 유닛(60)으로부터 빛을 공급받아야 한다.
박막트랜지스터 기판(100)은 복수의 데이터선, 데이트선과 교차하여 행렬 형태로 배열된 화소영역을 형성하는 게이트선 및 게이트선과 데이터선의 교차지점에 마련되어 있는 박막트랜지스터를 포함한다. 게이트 드라이버로부터 인가된 게이트 신호는 하나의 게이트선에 인가되고, 하나의 행에 배치된 화소를 구동시킨다.
박막트랜지스터 기판(21)의 일측에는 구동신호 인가를 위한 구동부가 마련되어 있다. 구동부는 연성인쇄회로기판(FPC. 27), 연성인쇄회로기판(27)에 장착되어 있는 구동칩(28), 연성인쇄회로기판(27)의 타측에 연결되어 있는 회로기판(PCB, 29)을 포함한다. 도시된 구동부는 COF(chip on film) 방식을 나타낸 것이며, TCP(tape carrier package), COG(chip on glass) 등 공지의 다른 방식도 가능하다. 또한 구동부가 배선형성과정에서 박막트랜지스터 기판(21)에 형성되는 것도 가능하다.
액정패널(20)의 배면에 위치하는 광조절부재(30)는 확산판(31), 프리즘필름(32) 및 보호필름(33)을 포함할 수 있다.
확산판(31)은 베이스판과 베이스판에 형성된 구슬 모양의 비드를 포함하는 코팅층으로 이루어져 있다. 확산판(31)은 발광다이오드 유닛(60)에서 공급된 빛을 확산시켜 휘도를 균일하게 한다.
프리즘필름(32)은 상부면에 삼각기둥 모양의 프리즘이 일정한 배열을 갖고 형성되어 있다. 프리즘필름(32)은 확산판(31)에서 확산된 빛을 상부의 액정패널(20)의 배치 평면에 수직한 방향으로 집광하는 역할을 수행한다.
프리즘필름(32)은 통상 2장이 사용되며 각 프리즘필름(32)에 형성된 마이크로 프리즘은 소정을 각도를 이루고 있다. 프리즘필름(32)을 통과한 빛은 거의 대부분 수직하게 진행되어 균일한 휘도 분포를 제공하게 된다. 필요에 따라 프리즘 필름(32)과 함께 반사편광필름을 사용할 수 있으며, 프리즘 필름(32) 없이 반사편광필름만을 사용하는 것도 가능하다.
가장 상부에 위치하는 보호필름(33)은 스크래치에 약한 프리즘필름(32)을 보호한다.
발광다이오드유닛(60)이 실장되어 있지 않은 발광다이오드 회로기판(51)의 상부에는 반사판(40)이 마련되어 있다. 반사판(40)에는 발광다이오드 유닛(60)의 배치에 대응하는 발광다이오드 수용구(41)가 마련되어 있다. 각 발광다이오드 수용구(41)를 통하여 적색광 발광다이오드(61), 녹색광 발광다이오드(62), 청색광 발광다이오드(63)로 이루어진 발광다이오드 유닛(60)이 노출된다. 이 때 발광다이오드 수용구(41)는 발광다이오드 유닛(60)에 비해 다소 크게 형성되는 것이 바람직하다. 반사판(40)은 하부로 입사되는 빛을 반사시켜 확산판(31)으로 공급한다. 반사판(40)은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)나 폴리카보네이트(PC)로 만들어질 수 있으며 은이나 알루미늄이 코팅되어 있을 수도 있다. 또한 반사판(40)은 발광다이오드(60)에서 발생하는 강한 열에 의해 움이 발생하지 않도록 다소 두껍게 마련될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 백라이트 유닛에 의하여 하나의 프레임을 형성하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
백라이트 유닛은 발광다이오드 회로기판(51)과 상기 발광다이오드 회로기판(51) 상에 마련되어 있으며 복수의 발광다이오드(61,62,63)를 포함하는 발광다이오드 유닛(60)을 포함한다. 그리고 발광다이오드 유닛(60)을 소정 방향으로 회전시키는 광원구동부(미도시)와 상기 광원구동부를 제어하는 제어부(미도시)를 더 포함한다.
발광다이오드 유닛(60)은 각각 하나의 적색광 발광다이오드(61), 녹색광 발광다이오드(62), 청색광 발광다이오드(63)로 이루어져 있으며, 이들 발광다이오드(61,62,63)는 소정의 원주상에 동일한 간격으로 배치되어 정삼각형을 이룬다.
상기 광원구동부는 상기 원주상의 중심을 회전축으로 하여 상기 발광다이오드 유닛(60)을 회전시킨다. 그리고 제어부는 상기 광원구동부가 1/60초를 주기로 상기 발광다이오드 유닛(60)을 일회전시키도록 제어한다.
서로 다른 광원이 동시에 발광하거나 하나의 백색 광원이 발광하여 제공되는 백색광에 의하여 하나의 프레임을 형성하는 일반적인 구동방식에 있어서, 광원의 점등 주기와 동기하여 초당 60회의 횟수로 프레임이 반복되어 사용자에게 자연스럽게 인식되는 하나의 프레임이 완성된다. 하지만 필드 시퀀셜 컬러(field sequential color: FSC)구동 방식의 경우 각각의 적색광 발광다이오드(61), 녹색광 발광다이오드(62), 청색광 발광다이오드(63)가 소정의 주기를 가지고 순차적으로 반복 점등되어 각각의 적색, 녹색, 청색 서브프레임(23,24,25)을 형성한다. 이와 같이 순차 반복 형성되는 상기의 세 개의 서브 프레임(23,24,25)이 혼합되어 하나의 프레임을 형성하므로 FSC구동에 의하여 형성되는 프레임은 일반적인 구동 방식에 비교하여 3배 더 많은 초당180회의 반복회수를 갖는다. 따라서 각각의 서브 프레임을 형성하는데에는 1/60x3=1/180초가 소요된다.
a)는 하나의 적색 서브 프레임(23)을 형성하는 백라이트 유닛을 설명하는 도면이고, b)는 하나의 녹색 서브 프레임(24)을 형성하는 백라이트 유닛을 설명하는 도면이고, c)는 하나의 청색 서브 프레임(25)을 형성하는 백라이트 유닛을 설명하는 도면이다. 그리고 d)는 발광다이오드 유닛(60)이 일회전하는 시간 변화에 따라 순차적으로 발광하는 적색광, 녹색광, 청색광 발광다이오드(61,62,63)를 설명하는 도면이다.
a)에서 소정의 원주상에 녹색광 발광 다이오드(62)와 청색광 발광 다이오드(63)와 등 간격으로 배치되어 있는 적색광 발광다이오드(61)의 수직 상부에 마련되는 액정패널(20)에는 적색광이 제공되는 화소영역X가 마련된다. 적색광 발광 다이오드(61)는 1/180초 동안 발광하여 화소영역X에 적색광을 제공하여 적색 서브 프레임(23)을 형성한다.
b)에서 광원구동부(미도시)는 소정의 원주상의 중심을 회전축으로 하여 발광다이오드 유닛(60)을 화살표 방향으로 120도 회전시킨다. 따라서 녹색광 발광다이오드(62)가 화소영역X의 수직 하부에 대응하는 위치에 마련된다. 녹색 발광다이오드(62)는1/180초 동안 발광하여 액정패널(20)의 화소영역X에 녹색광을 제공하 여 녹색 서브 프레임(24)을 형성한다.
c)에서 광원구동부(미도시)는 소정의 원주상의 중심을 회전축으로 하여 발광다이오드 유닛(60)을 화살표 방향으로 120도 회전시킨다. 따라서 청색광 발광다이오드(62)가 화소 영역X의 수직 하부에 대응하는 위치에 마련된다. 청색 발광다이오드(62)는 1/180초 동안 발광하여 액정패널(20)의 화소영역X에 청색광을 제공하여 청색 서브 프레임(24)을 형성한다.
구동부는 이와 같이 1/180초 마다 각각의 발광다이오드(61,62,63)가 액정패널(20) 화소영역X의 수직 하부에 배치되도록 발광다이오드 유닛(60)을 회전시킨다. 이에 의하여 순차적으로 점등되어 발광하는 적색광발광다이오드(61), 녹색광발광다이오드(62), 청색광발광다이오드(63) 각각으로부터 액정패널(20)의 화소 영역(X)에 이르는 거리를 일치시킬 수 있으며, 화소 영역(X)에 제공되는 각각의 광량을 동일하게 조절할 수 있다. 그러므로 동일한 광량의 빛으로 이루어진 각각의 적색, 녹색, 청색 서브프레임(23,24,25)에 의하여 하나의 프레임을 형성하여 균일한 색온도를 가지는 액정표시장치를 제공할 수 있다.
그리고 본 발명의 실시예에서 각각의 서브 프레임이 순차적으로 형성되어 하나의 프레임을 이루는 주기는 1/60초이다. 하지만 본 발명에서 하나의 프레임을 형성하는 주기는 1/60초에 한정되지 않는다.
일반적인 구동방식에 있어서, 광원의 점등 주기와 동기하여 초당 60회의 횟수로 프레임이 반복되어 사용자에게 자연스럽게 인식되는 하나의 프레임이 완성된다. 이 경우에 광원의 점등 주기와 동기하여 반복하는 초당 프레임의 반복 회수를 f라 했을 때, 복수개(N)의 광원을 순차적으로 발광시켜 하나의 프레임을 형성하는 FSC구동 방식에서는 하나의 서브프레임은 초당 Nf회 반복하여 형성된다. 따라서 하나의 광원이 발광 상태를 유지하여 서브 프레임을 형성하는 주기는 1 / Nxf이고 복수개(N)의 서브프레임이 순차적으로 형성되어 하나의 완성된 프레임을 이루는 주기는 1 / f이다.
이상의 실시예에서는 발광다이오드 유닛(60)이 3개의 발광다이오드로 구성되는 경우를 예로 들었으나 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 또한 발광다이오드 유닛(60)을 구성하는 발광다이오드의 색상 구성은 본 발명의 실시예와 다를 수 있다.
비록 본발명의 몇몇 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 다양한 색상의 빛을 발광하는 복수의 발광다이오드를 포함하는 발광다이오드유닛(60)을 회전하여 개별의 발광다이오드로부터 화소에 이르는 거리와 화소에 도달하는 광량을 일정하게 함으로써 균일한 빛을 제공하는 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 본발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 적절한 색 온도를 나타내는 백라이트 유닛이 제공된다. 또한 본 발명에 따르면 적절한 색 온도를 나타내는 백라이트 유닛을 포함하는 표시장치가 제공된다.

Claims (11)

  1. 점광원 회로기판과;
    상기 점광원 회로기판 상에 마련되어 있으며 복수의 점광원을 포함하는 점광원 유닛과;
    상기 점광원 유닛을 소정 방향으로 회전시키는 광원구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 점광원은 소정의 원주상에 동일한 간격으로 배치되어 있으며,
    상기 광원구동부는 상기 원주상의 중심을 회전축으로 하여 상기 점광원 유닛을 회전시키는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 점광원 유닛은 서로 다른 색상의 빛을 순차적으로 발광하는 상기 점광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 점광원 유닛은 3개의 서로 다른 색상의 빛을 순차적으로 발광하는 상기 점광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광원구동부를 제어하는 제어부를 더 포함하며,
    상기 제어부는 상기 점광원 유닛이 소정 시간 동안 일회전하도록 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  6. 액정패널과;
    점광원 회로기판과, 상기 점광원 회로기판 상에 마련되어 있으며 상기 액정패널로 빛을 공급하는 복수의 점광원을 포함하는 점광원 유닛과, 상기 점광원 유닛을 소정 방향으로 회전시키는 광원구동부를 갖는 백라이트 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 점광원은 소정의 원주상에 동일한 간격으로 배치되어 있으며,
    상기 광원구동부는 상기 원주상의 중심을 회전축으로 하여 상기 점광원 유닛을 회전시키는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 점광원 유닛은 서로 다른 색상의 빛을 순차적으로 발광하는 복수의 상기 점광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 점광원 유닛은 서로 다른 3개의 색상의 빛을 순차적으로 발광하는 상기 점광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 광원구동부를 제어하는 제어부를 더 포함하며,
    상기 제어부는 상기 점광원이 소정 시간 동안 순차적으로 발광하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 소정 시간은 상기 점광원으로부터 발생된 광이 상기 액정패널에 제공되어 하나의 프레임을 형성하는 시간의 3배인 것을 특징으로 하는 표시장치.
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