KR20090029102A - 백라이트 유닛 및 그의 구동방법 - Google Patents

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KR20090029102A
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주성아
함헌주
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Abstract

본 발명은 백라이트 유닛 및 그의 구동 방법에 관한 것으로서, 특히, 광을 발생하는 백색 LED와, 상기 백색 LED를 지지하며 구동하는 인쇄회로기판을 갖는 LED 모듈과, 상기 백색 LED의 색온도를 감지하는 센서와, 상기 LED 모듈에 연결되어 있는 발열소자 및 상기 센서와 상기 LED 모듈 및 상기 발열소자를 제어하기 위한 콘트롤러를 포함하는 백라이트 유닛을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 백라이트 유닛의 구동 방법을 제공한다.
백라이트, LED, 색온도, 발열소자

Description

백라이트 유닛 및 그의 구동방법{Method for forming the surface mounting Light Emitting Diode device}
본 발명은 백라이트 유닛 및 그의 구동 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 광원으로 백색 발광다이오드를 이용한 백라이트 유닛에서 색온도를 제어하는데 고 효율 및 고 신뢰성을 도모한 백라이트 유닛 및 그의 구동 방법에 관한 것이다.
최근 들어 급속한 발전을 거듭하고 있는 반도체 산업의 기술 개발에 의하여 소형, 경량화되면서 성능은 더욱 강력해진 제품들이 생산되고 있다. 지금까지 정보 디스플레이 장치에 널리 사용되고 있는 CRT(cathode ray tube)가 성능이나 가격적인 측면에서 많은 장점을 갖고 있지만, 소형화 또는 휴대성의 측면에서는 단점을 갖고 있다. 이러한 단점을 극복하기 위한 방안의 하나로 제안된 것이 액정표시장치인데 액정표시장치는 소형, 경량, 저 전력 소비 등의 장점을 갖고 있어 CRT의 단점을 극복할 수 있는 대체 수단으로 점차 주목받아 왔고, 현재는 디스플레이 장치 를 필요로 하는 거의 모든 정보 처리 기기에 장착되고 있는 실정이다.
액정표시장치란, 액정의 특정한 분자배열에 전압을 인가하여 다른 분자배열로 변환시키고 이러한 분자 배열에 의해 발광하는 액정 셀의 복 굴절성, 선광성, 2색성 및 광 산란 특성 등의 광학적 성질의 변화를 시각 변화로 변환하는 것으로, 액정 셀에 의한 빛의 변조를 이용한 디스플레이 장치이다.
이러한 액정표시장치는 자체적으로 발광하지 못하는 수광 소자이기 때문에, 액정표시패널의 후면에 부착된 백라이트 유닛(Back light Unit)을 이용하여 액정표시패널을 조명한다. 상기 액정표시패널의 광 투과율은 인가된 전기적 신호에 따라 조절되며, 이에 대응되어 정지된 화상이나 움직이는 화상이 액정표시패널 상에 표현된다.
상기와 같이 액정표시패널로 광(light) 공급을 수행하는 백라이트 유닛에서 사용되는 램프는 종래에 냉음극 형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp : CCFL)가 널리 사용되었으나, 최근 들어서는 휴대용 장치 또는 필드 시퀀셜 컬러(Field sequential color) 액정표시장치와 같이 다양한 형태의 디스플레이 장치와 그 개선된 구동방법에 의해 발광다이오드 (Light emitting diode : 이하, LED라 한다)를 이용한 백라이트 유닛의 활용이 점차 증가하게 되었다.
상기 LED는 상기 CCFL보다 발광 면적이 작은 점광원(point source of light)이다. 상기 LED로부터 출사된 광은 상기 광학 부재들 중 광의 경로를 가이드하는 도광판의 측면에 입사되고, 상기 도광판은 상기 LED로부터 출사된 광을 면광원(surface source of light) 형태의 광으로 변경하여 상기 액정표시패널로 제공한 다.
일반적으로, 상기 LED는 자연색을 표현하기 위해 적색, 녹색 및 청색을 갖는 3 종류의 LED의 휘도를 균일하게 제어하여 백색 좌표(white chromaticity coordinates)를 맞추는 방식을 사용한다. 이때, 상기 각각의 LED 색상별 휘도를 제어하여 백라이트 유닛에서 출사되는 휘도 및 백색 좌표를 조정하여야 한다. 이를 위해, 일반적으로 상기 LED에 일정한 전압을 인가하고, 인가되는 전압의 시간 폭을 조정하여 상기 휘도와 백색 좌표를 제어하는 전압 제어 방식을 사용한다.
그러나, 상기한 바와 같은 방식으로 상기 휘도 및 백색 좌표를 제어하는 경우, 각 색상별 LED에 정전압을 인가하고, 상기 정전압의 펄스 폭을 변조하여 LED에 전력을 공급함으로써 상기 LED의 점등된 시간 폭을 조정하기 때문에 펄스 폭이 증가함에 따라 LED 자체의 열화가 발생하고, 이에 따라 LED의 수명이 단축되어 휘도가 저하되어 백색 좌표가 불안정하게 된다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 대한민국 공개특허 공개번호 2007-44885에서는, 온도에 따라 각 색상별 LED의 휘도와 색온도가 변화될 때, 색온도를 감지하는 센서를 통해 각 색상별 LED의 색온도를 감지하여 이를 각 색상별 LED에 부착된 제어기에서 각 색상별 LED의 인가 전류를 변화시켜 주어 적색, 녹색 및 청색을 갖는 3 종류의 LED의 휘도 및 백색 좌표를 균일하게 제어하였다.
그러나, 상기 백라이트 유닛이 적색, 녹색 및 청색을 갖는 3 종류의 LED가 아닌 형광체와 청색 또는 근자외선 LED를 결합한 백색 LED 1 종류만을 이용하여 형성될 경우에는 상기 백라이트 유닛에 전원을 인가하는 시점 즉, 백라이트 유닛의 시동 시점부터 발광부의 온도가 정상 상태(steady state)에 도달되기 전까지 계속 변하기 때문에 색온도를 감지할 수 있는 센서가 있더라도 지속적인 제어가 불가능하므로 휘도는 일정하게 유지할 수 있을지라도 백색 좌표는 균일하게 유지하기 어려운 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 발열 소자를 이용하여 백라이트 유닛에 전원이 인가되는 순간의 온도와 정상 상태에 도달되는 순간의 온도를 동일한 온도로 유지하여 색온도의 편차를 최소화할 수 있는 백라이트 유닛을 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기한 백라이트 유닛의 구동 방법을 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 광을 발생하는 백색 LED와, 상기 백색 LED를 지지하며 구동하는 인쇄회로기판을 갖는 LED 모듈과, 상기 백색 LED의 색온도를 감지하는 센서와, 상기 LED 모듈에 연결되어 있는 발열소자 및 상기 센서 와 상기 LED 모듈 및 상기 발열소자를 제어하기 위한 콘트롤러를 포함하는 백라이트 유닛을 제공한다.
또한, 상기 본 발명의 백라이트 유닛에서, 상기 발열소자는 상기 LED 모듈과 일체형으로 이루어지는 것이 바람직하며, 보다 구체적으로, 상기 발열소자는 상기 백색 LED와 접촉되지 않은 영역의 상기 LED 모듈 내에 형성된 열선으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 본 발명의 백라이트 유닛에서, 상기 발열소자는 상기 LED 모듈과 분리형으로 이루어지는 것이 바람직하며, 보다 구체적으로, 상기 발열소자는 상기 백색 LED와 접촉되지 않은 영역의 상기 LED 모듈 상에 형성된 열판으로 이루어질 수 있다.
상기한 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명은 백색 LED와 이를 지지하는 LED 모듈 및 상기 LED 모듈에 연결된 발열소자를 포함하는 백라이트 유닛의 구동 방법에 있어서, 상기 백색 LED의 정상 상태의 색온도를 정의하는 단계와, 상기 백색 LED를 동작시키는 동시에 상기 발열소자를 동시에 동작시키는 단계와, 상기 백색 LED의 색온도를 측정하는 단계와, 상기 측정한 백색 LED의 색온도와 상기 정의한 백색 LED의 정상 상태의 색온도를 비교하는 단계 및 상기 비교 결과 상기 측정한 백색 LED의 색온도와 상기 정의한 백색 LED의 정상 상태의 색온도가 동일할 때, 상기 발열소자의 동작을 정지시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛의 구동 방법을 제공한다.
본 발명은 발열 소자를 이용하여 백라이트 유닛에 전원이 인가되는 순간의 온도와 정상 상태에 도달되는 순간의 백색 LED의 색온도를 동일하게 유지하여 색온도의 편차를 최소화하여 백라이트 유닛의 휘도 및 백색 좌표를 균일화시킬 수 있다.
본 발명의 백라이트 유닛 및 그의 구동 방법에 대한 구체적인 기술적 구성에 관한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된 도면을 참조하여 아래의 상세한 설명에 의해서 명확하게 이해될 것이다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 병기하였다.
백라이트 유닛의 구조
이제 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구조를 나타낸 개략도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛(100)은, 액정 표시패널(200)에 광을 공급하기 위한 장치로서, 광을 발생하는 백색 LED(110)와, 상기 백색 LED(110)를 지지하며 구동하는 인쇄회로기판을 갖는 LED 모듈(120) 및 상기 LED 모듈(120)에 연결되어 있는 발열소자(130)를 포함한다.
상기 백색 LED(110)는, 적어도 하나 이상 구비되어 있으며, 통상의 형광체와 청색 LED의 결합 또는 형광체와 근자외선 LED의 결합 등으로 이루어질 수 있다.
상기 발열소자(130)는 열선 또는 열판으로 이루어질 수 있으며, 이는 상기 LED 모듈과 일체형 또는 분리형으로 형성될 수 있다.
그럼, 이하 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 발열소자에 대하여 상세히 설명한다. 여기서, 도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛의 발열 소자를 구체화하여 나타낸 도면이다.
우선, 도 2는 상기 발열소자(130)가 열선으로 이루어져 있으며, 상기 LED 모듈(120)과 일체형으로 형성되어 있는 상태를 도시하고 있다. 상기 열선은 상기 백색 LED(110)와 접촉되지 않은 영역의 상기 LED 모듈(120) 내에 형성되어 있으며, 이에 따라, 상기 LED 모듈(120) 구동시, 구동 시점의 상기 백색 LED(110)의 색온도를 상기 백색 LED(110)가 정상 상태에 도달하는 색온도와 동일한 온도로 유지시켜 주는 역할을 한다.
도 3은 상기 발열소자(130)가 열판으로 이루어져 있으며, 상기 LED 모듈(120)과 분리형으로 형성되어 있는 상태를 도시하고 있다. 상기 열판은 상기 백색 LED(110)와 접촉되지 않은 영역의 상기 LED 모듈(120) 상에 형성되어 있으며, 이 또한, 상기 LED 모듈(120) 구동시, 구동 시점의 상기 백색 LED(110)의 색온도를 상기 백색 LED(110)가 정상 상태에 도달하는 색온도와 동일한 온도로 유지시켜 주는 역할을 한다.
그리고, 본 발명에 따른 백라이트 유닛은, 상기 백색 LED(110)의 색온도를 감지하는 센서(300)와, 상기 센서(300)와 상기 LED 모듈(120) 및 상기 발열소자(130)를 제어하기 위한 콘트롤러(400)를 더 포함하고 있다.
백라이트 유닛의 구동 방법
본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구동 방법에 대하여 도 4 및 앞서 설명한 도 1을 참고로 하여 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구동 방법을 설명하기 위해 단계적으로 나타낸 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 백라이트 유닛의 구동 방법은 백색 LED의 정상 상태의 색온도를 정의하는 단계(S101)와, 상기 백색 LED를 동작시키는 동시에 상기 발열소자를 동작시키는 단계(S102)와, 상기 백색 LED의 색온도를 측정하는 단계(S103)와, 상기 측정한 백색 LED의 색온도와 상기 정의한 백색 LED의 정상 상태의 색온도를 비교하는 단계(S104) 및 상기 비교 결과 상기 측정한 백색 LED의 색온도와 상기 정의한 백색 LED의 정상 상태의 색온도가 동일할 때, 상기 발열소자의 동작을 정지시키는 단계(S105)를 포함한다.
보다 상세하게, 상기 백색 LED(110)의 정상 상태의 색온도를 정의하는 단계(S101)에서, 상기 백색 LED(110)의 정상 상태의 색온도는 상기 백색 LED(110)의 색온도가 백라이트 유닛(100)의 구동 시점으로부터 점차적으로 증가하여 안정화가 이루어지는 상태의 색온도이다. 일반적으로 백색 LED를 사용하는 백라이트 유닛의 색온도는 백라이트 유닛의 구동 시점으로부터 색온도 안정화가 이루어지기까지 계속하여 변화하여 색온도의 편차가 높다. 그러므로, 우선, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 백색 LED(110)의 안정화가 이루어진 색온도를 정의한다.
그런 다음, 상기 백색 LED(110)를 동작시키는 동시에 상기 발열소자(130)를 동작시킨다(S102). 이는 상기 백색 LED(110)의 정상 상태의 색온도보다 낮은 상기 백색 LED(110)의 구동 시점의 색온도를 상기 발열소자(130)를 통해 정상 상태의 색온도와 동일하게 상승시키기 위함이다.
이어서, 상기 백색 LED(110)의 색온도를 센서(300)를 통해 측정한 다음(S103), 상기 측정한 백색 LED(110)의 색온도와 상기 정의한 백색 LED(110)의 정상 상태의 색온도를 콘트롤러(400)를 통해 비교한다(S104).
그런 다음, 상기 비교 결과 상기 측정한 백색 LED(110)의 색온도와 상기 정의한 백색 LED(110)의 정상 상태의 색온도가 동일할 때, 상기 발열소자(130)의 동작을 정지시킨다(S105).
이에 따라, 본 발명에 따른 백라이트 유닛은 백라이트 유닛을 구동하는 시점부터 상기 백색 LED의 색온도를 정상 상태의 색온도와 동일한 온도로 유지하여 색온도의 편차를 최소화할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 권리 범위는 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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구조를 나타낸 개략도.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛의 발열 소자를 구체화하여 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구동 방법을 설명하기 위해 단계적으로 나타낸 흐름도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 백라이트 유닛 110 : 백색 LED
120 : LED 모듈 130 : 발열소자
200 : 액정표시패널 300 : 센서
400 : 콘트롤러

Claims (10)

  1. 광을 발생하는 하나 이상의 백색 LED;
    상기 백색 LED를 지지하며 구동하는 인쇄회로기판을 갖는 LED 모듈;
    상기 백색 LED의 색온도를 감지하는 센서;
    상기 LED 모듈에 연결되어 있는 발열소자; 및
    상기 센서와 상기 LED 모듈 및 상기 발열소자를 제어하기 위한 콘트롤러;를 포함하는 백라이트 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발열소자는 상기 LED 모듈과 일체형으로 이루어진 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 발열소자는 상기 백색 LED와 접촉되지 않은 영역의 상기 LED 모듈 내에 형성된 열선인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 발열소자는 상기 LED 모듈과 분리형으로 이루어진 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 발열소자는 상기 백색 LED와 접촉되지 않은 영역의 상기 LED 모듈 상에 형성된 열판인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  6. 백색 LED와 이를 지지하는 LED 모듈 및 상기 LED 모듈에 연결된 발열소자를 포함하는 백라이트 유닛의 구동 방법에 있어서,
    상기 백색 LED의 정상 상태의 색온도를 정의하는 단계;
    상기 백라이트 유닛을 동작시키는 동시에 상기 발열소자를 동작시키는 단계;
    상기 백색 LED의 색온도를 측정하는 단계;
    상기 측정한 백색 LED의 색온도와 상기 정의한 백색 LED의 정상 상태의 색온도를 비교하는 단계; 및
    상기 비교 결과 상기 측정한 백색 LED의 색온도와 상기 정의한 백색 LED의 정상 상태의 색온도가 동일할 때, 상기 발열소자의 동작을 정지시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛의 구동 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 발열소자는 상기 LED 모듈과 일체형으로 이루어진 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛의 구동 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 발열소자는 상기 백색 LED와 접촉되지 않은 영역의 상기 LED 모듈 내에 형성된 열선인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛의 구동 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 발열소자는 상기 LED 모듈과 분리형으로 이루어진 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛의 구동 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 발열소자는 상기 백색 LED와 접촉되지 않은 영역의 상기 LED 모듈 상에 형성된 열판인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛의 구동 방법.
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