KR100806851B1 - Back light unit for liquid crystal display - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명에 따른 백라이트유닛의 일예를 보인 블록도1 is a block diagram showing an example of a backlight unit according to the present invention;
도 2는 전원부의 회로구성을 예시한 회로도2 is a circuit diagram illustrating a circuit configuration of a power supply unit;
도 3은 버스트 MCU의 회로구성을 예시한 회로도3 is a circuit diagram illustrating a circuit configuration of a burst MCU
도 4는 버스트 MCU의 출력 펄스 파형을 보인 타임차트4 is a time chart showing the output pulse waveform of the burst MCU
도 5는 스캐닝 MCU의 회로구성을 예시한 회로도5 is a circuit diagram illustrating a circuit configuration of a scanning MCU.
도 6은 스캐닝 MCU의 초기 동작 주파수 파형을 보인 타임차트6 is a time chart showing the initial operating frequency waveform of the scanning MCU
도 7은 스캐닝 MCU의 출력 주파수 파형을 보인 타임차트7 is a time chart showing the output frequency waveform of the scanning MCU
도 8은 본 발명의 인버터 구성을 보인 회로도8 is a circuit diagram showing an inverter configuration of the present invention
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10 : 영상보드 12 : 전원부10: video board 12: power supply
14 : 버스트 MCU 16 : 스캐닝 MCU14: Burst MCU 16: Scanning MCU
18 : 인버터 드라이버 20 : LC 공진탱크18: Inverter driver 20: LC resonant tank
22 : HCFL 24 : 보호회로부22: HCFL 24: protection circuit
26 : 컨버터 MCU 28 : 절연통신부26: converter MCU 28: isolated communication unit
본 발명은 액정디스플레이장치에 장착되는 백라이트유닛에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 장치를 소형 경량화하고 제조원가를 크게 절감하여 제품 경쟁력을 향상시키며, LCD의 모션 블러를 해소하고 명암비를 크게 향상시킬 수 있도록 된 액정디스플레이장치용 백라이트유닛에 관한 것이다.The present invention relates to a backlight unit mounted on a liquid crystal display device, and more particularly, to reduce the size and weight of a device and to significantly reduce manufacturing costs, thereby improving product competitiveness, eliminating motion blur of an LCD, and greatly improving contrast ratio. A backlight unit for a liquid crystal display device.
일반적으로, 액정디스플레이장치(LCD;Liquid Crystal Display)는 자체발광을 하지 못하므로, LCD의 시인성 향상을 위해 LCD의 후면에는 백라이트유닛(BLU;Back Light Unit)과 같은 발광수단이 장착된다. 종래 백라이트유닛으로는 대부분 냉음극 형광램프(CCFL;Cold Cathode Fluorescent Lamp) 또는 외부전극 형광램프(EEFL;External Electrode Fluorescent Lamp)가 사용되고 있으며, 일부 LED(Light Emitting Diode)를 사용하려는 시도가 행해지고 있다.In general, since a liquid crystal display (LCD) does not emit light by itself, light emitting means such as a back light unit (BLU) is mounted on a rear surface of the LCD to improve visibility of the LCD. Conventionally, as a backlight unit, a cold cathode fluorescent lamp (CCFL) or an external electrode fluorescent lamp (EEFL) is used, and an attempt has been made to use some LEDs (Light Emitting Diode).
먼저, CCFL이 BLU로 채택되는 경우, CCFL의 구동을 위한 전원장치로서 사용되는 인버터가 대형화되는 문제점이 있다. 이에 따라 BLU 장치가 커지고 제조코스트가 늘어나며, 이는 LCD의 소형 경량화를 방해하여, 제품 경쟁력을 떨어뜨리는 요인이 된다. First, when the CCFL is adopted as the BLU, there is a problem in that an inverter used as a power supply device for driving the CCFL is enlarged. As a result, the BLU device becomes larger and the manufacturing cost increases, which hinders the compactness and weight of the LCD, which reduces the competitiveness of the product.
또한, EEFL이 BLU로 채택되는 경우, CCFL 대비 인버터 장치를 소형으로 설계 할 수 있는 장점이 있으나, CCFL에 비해 휘도가 낮고, 외부전극의 신뢰성에 대한 문제점이 발생되며, 구형파 전원을 사용함으로 인해 가전제품으로써 부적격한 EMI 잡음이 발생되는 문제점이 있다. In addition, when the EEFL is adopted as a BLU, there is an advantage that the inverter device can be designed smaller than the CCFL, but the brightness is lower than the CCFL, the problem of the reliability of the external electrode is generated, and due to the use of square wave power As a product, there is a problem that inadequate EMI noise is generated.
한편, LED(Light Emitting Diode)가 BLU에 적용되는 경우, 인버터 장치에 대한 부담이 없고 색재현성 및 수명에 있어 우수한 성능을 보여주지만, 비교적 높은 제조원가에 대한 부담으로 인해 LCD의 대중화가 어렵고, 많은 수의 LED 중 1개의 LED가 고장날 경우 이에 대한 대응이 어려우며, 발열시 휘도저하가 두드러지는 등의 문제점이 있어, LED는 BLU의 광원으로서 적합하지 않다 하겠다.On the other hand, when LED (Light Emitting Diode) is applied to BLU, it shows no burden on inverter device and shows excellent performance in color reproducibility and lifespan, but it is difficult to popularize LCD due to burden on relatively high manufacturing cost, It is difficult to cope with this when one of the LED's is broken, and there is a problem that the luminance decreases significantly when the heat is generated. Therefore, the LED is not suitable as a light source of the BLU.
LCD는 주지된 바와 같이 자발광 소자가 아닌 관계로 몇가지 문제점을 발생시킨다. 일예로서, TFT에 의해 스위칭됨에 따라 LC판넬은 밝은 영상과 어두운 영상을 동시에 구현하는데, 이때, BLU의 휘도가 고정되어 있는 경우, LCD는 다른 자발광 소자에 비해 낮은 명암비를 나타내게 된다. 또한, LC 패널에서 구현되는 영상이 빠르게 변화되는 경우, 영상이 끌리는 현상(Motion Blur)이 발생된다. 이러한 문제점들은 LCD 패널 자체의 특성 개선(재료, 구조 및 구동방법)을 통하여 일부 개선이 가능하지만, 궁극적으로는 CCFL이나 EEFL로 대변되는 BLU에서 응답시간이 길고 디밍제어에 한계를 보임으로써, 개선에 한계를 보이고 있다.LCDs, as is well known, are not self-luminous devices and thus cause some problems. As an example, as switched by the TFT, the LC panel simultaneously realizes a bright image and a dark image. In this case, when the luminance of the BLU is fixed, the LCD displays a low contrast ratio compared to other self-luminous devices. In addition, when the image implemented in the LC panel is rapidly changed, a motion blur occurs. These problems can be partially improved by improving the characteristics of the LCD panel itself (material, structure, and driving method), but ultimately, the response time is long and the dimming control is limited in the BLU represented by CCFL or EEFL. The limit is showing.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 간단한 구동회로로 높은 광출력을 나타내며 오랜 기간동안 기술의 노하우가 다져진 HCFL(Hot Cathode Fluorescent Lamp)을 BLU의 광원으로 적용하되, 영상신호에 대응하여 각 채널의 인버터 및 공진탱크의 동작 주파수를 가변하여 HCFL의 점등을 제어함으로써, 광효율이 우수하고 코스트가 저렴한 HCFL을 백라이트유닛의 광원으로 적용할 수 있으며, 이에 따라 LCD의 소형 경량화를 지향하며 제조코스트를 다운시켜 LCD의 제품경쟁력을 향상시킬 수 있도록 된 액정디스플레이장치용 백라이트유닛을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been proposed in order to solve the above problems, but the HCFL (Hot Cathode Fluorescent Lamp), which shows high light output with a simple driving circuit and has long been the know-how of the technology, is applied as a light source of a BLU, Correspondingly, by varying the operating frequencies of the inverter and resonant tanks of each channel to control the lighting of the HCFL, HCFL with excellent light efficiency and low cost can be applied as the light source of the backlight unit, which aims to reduce the size and weight of LCD. It is an object of the present invention to provide a backlight unit for a liquid crystal display device that can reduce the manufacturing cost and improve the product competitiveness of the LCD.
또한, 본 발명은 LCD의 영상신호와 동기화된 각 채널별 버스트 신호를 순차적으로 스캐닝하여 각 채널의 HCFL을 순차로 점등 구동함으로써, 백라이트유닛의 점등 제어를 통해 LCD의 모션 블러 현상을 해결할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention by sequentially scanning the burst signal for each channel synchronized with the video signal of the LCD by driving the HCFL of each channel sequentially, thereby solving the motion blur phenomenon of the LCD through the lighting control of the backlight unit For the purpose of
또한, 본 발명은 CCFL이나 EEFL과 대비하여 응답시간이 빠르고 제어가 용이한 HCFL을 이용하여 LCD 영상신호와 연동되는 디밍제어를 함으로써, 종래 LCD의 문제점인 명암비 저하 및 모션 블러 현상을 해결할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention provides a dimming control that is linked to the LCD image signal using the HCFL response time is quick and easy to control compared to the CCFL or EEFL, to solve the problem of contrast ratio degradation and motion blur phenomenon of the conventional LCD For the purpose of
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정디스플레이장치용 백라이트유닛은, 액정디스플레이장치의 배면에 장착되며, 복수의 채널별로 각각 인버터 및 램프를 구비하는 액정디스플레이장치용 백라이트유닛에 있어서; 액정디스플레이장치의 영상보드 또는 전원보드로부터 동기신호를 수신하여 동기신호와 동기되며 각 채널별로 순차 발생되는 구동펄스를 출력하는 버스트 MCU와, 각 채널별로 설치되며 상기 버스트 MCU에서 출력되는 채널별 구동펄스에 대응하여 점등주파수 구간과 비점등주파수 구간을 갖는 인버터 구동주파수를 출력하는 스캐닝 MCU와, 상기 스캐닝 MCU에서 출력되는 주파수와 동일한 스위칭 주파수를 발생시켜 구형파로 전환 출력하는 인버터 드라이버와, 상기 인버터 드라이버에서 출력되는 구형파를 공진시켜 정현파로 변환 출력하는 LC 공진탱크와, 상기 LC 공진탱크의 출력에 의해 점등 구동되는 HCFL을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.A backlight unit for a liquid crystal display device of the present invention for achieving the above object is mounted on the back of the liquid crystal display device, the backlight unit for a liquid crystal display device having an inverter and a lamp for each of a plurality of channels; A burst MCU that receives a synchronization signal from an image board or a power board of a liquid crystal display device and synchronizes with the synchronization signal and outputs a driving pulse sequentially generated for each channel, and a driving pulse for each channel that is installed for each channel and output from the burst MCU A scanning MCU for outputting an inverter driving frequency having a lighting frequency section and a non-lighting frequency section corresponding to the inverter, an inverter driver generating a switching frequency equal to the frequency output from the scanning MCU and converting the square wave into a square wave; It characterized in that it comprises a LC resonant tank for resonating the output square wave to convert to a sinusoidal wave, and HCFL is turned on by the output of the LC resonant tank.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 버스트 MCU는 상기 영상보드 또는 전원보드로부터 디밍신호를 더 수신하며, 디밍신호의 전압레벨에 대응하여 구동펄스의 폭을 변경 출력하여 디밍제어를 실시한다.According to an embodiment of the present invention, the burst MCU further receives a dimming signal from the image board or power board, and changes the width of the driving pulse in response to the voltage level of the dimming signal to perform dimming control.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 버스트 MCU는 상기 영상보드 또는 전원보드로부터 디밍신호를 더 수신하며, 상기 스캐닝 MCU는 디밍신호에 대응하여 점등주파수 구간의 주파수를 상승 또는 하락하여 출력하여 디밍제어를 실시한다.According to another embodiment of the present invention, the burst MCU further receives a dimming signal from the image board or the power board, the scanning MCU to increase or decrease the frequency of the lighting frequency section in response to the dimming signal to output dimming control Is carried out.
바람직하게는, 상기 영상보드 또는 전원보드와 버스트 MCU 사이에는 양자간 신호를 절연시켜 통신하는 절연통신부가 설치된다.Preferably, an insulation communication unit is installed between the video board or power board and the burst MCU to insulate and communicate signals between the video board or the power board.
또한, 상기 절연통신부 전단에는 영상보드 또는 전원보드로부터 송신되는 아 날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 컨버터 MCU가 더 연결될 수 있다.In addition, a converter MCU for converting an analog signal transmitted from an image board or a power board into a digital signal may be further connected to the front end of the insulation communication unit.
보다 바람직하게는, 상기 스캐닝 MCU에서 출력되는 구동주파수는 점등주파수 구간과 비점등주파수 구간이 선형적으로 변화된다.More preferably, the driving frequency output from the scanning MCU is linearly changed between the lighting frequency section and the non-lighting frequency section.
또한, 상기 스캐닝 MCU는 버스트 MCU로부터 구동용 펄스가 유입되는 초기에 HCFL의 필라멘트를 예열할 수 있도록 소정 시간 예열용 주파수를 발생시키고, 이후 버스트 MCU의 구동펄스에 대응되는 인버터 구동주파수를 출력한다.In addition, the scanning MCU generates a preheating frequency for a predetermined time so as to preheat the filament of the HCFL at the beginning of the driving pulse flow from the burst MCU, and then outputs an inverter driving frequency corresponding to the driving pulse of the burst MCU.
또한, 상기 인버터 드라이버는 스캐닝 MCU로부터 출력되는 인버터 구동주파수에서 노이즈 성분을 제거하는 버퍼를 포함한다.In addition, the inverter driver includes a buffer for removing noise components from the inverter driving frequency output from the scanning MCU.
바람직하게는, 상기 LC 공진탱크와 스캐닝 MCU 사이에 연결되며 LC 공진탱크의 공진단 전압이 소정 전압 이상의 과전압으로 상승하는지를 검출하는 보호회로부를 더 포함하며, 상기 보호회로부에서 과전압을 검출하면 상기 스캐닝 MCU에서 해당 인버터 채널을 정지시킨다.Preferably, the protection circuit unit is connected between the LC resonant tank and the scanning MCU and detects whether the resonant terminal voltage of the LC resonant tank rises to an overvoltage higher than a predetermined voltage. Stop the corresponding inverter channel.
또한, 상기 HCFL과 스캐닝 MCU 사이에 연결되며 HCFL의 정상 연결 유무를 검출하는 보호회로부를 더 포함하며, 상기 보호회로부에서 HCFL측의 무부하를 검출하면 상기 스캐닝 MCU에서 해당 인버터 채널을 정지시킨다.The apparatus may further include a protection circuit unit connected between the HCFL and the scanning MCU and detecting whether the HCFL is normally connected. When the protection circuit unit detects no load on the HCFL side, the scanning MCU stops the corresponding inverter channel.
또한, 상기 스캐닝 MCU는 상기 보호회로부에서 LC 공진탱크측의 과전압 또는 HCFL측의 무부하를 검출하면, 해당 인버터 채널의 정지 상태를 상기 버스트 MCU로 전달하고, 상기 버스트 MCU는 정지된 인버터 채널 정보를 영상보드로 전달하며, 영상보드에서는 사용자에게 A/S 메시지를 화면 출력한다.In addition, when the scanning MCU detects an overvoltage on the LC resonant tank side or no load on the HCFL side in the protection circuit unit, the scanning MCU transmits a stop state of the corresponding inverter channel to the burst MCU, and the burst MCU displays the stopped inverter channel information. It transfers to the board, and the video board displays the A / S message to the user.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 및 실시예를 참조하여 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 백라이트유닛의 일예를 보인 블록도이고, 도 2는 전원부의 회로구성을 예시한 회로도이고, 도 3은 버스트 MCU의 회로구성을 예시한 회로도이고, 도 4는 버스트 MCU의 출력 펄스 파형을 보인 타임차트이고, 도 5는 스캐닝 MCU의 회로구성을 예시한 회로도이고, 도 6은 스캐닝 MCU의 초기 동작 주파수 파형을 보인 타임차트이고, 도 7은 스캐닝 MCU의 출력 주파수 파형을 보인 타임차트이고, 도 8은 본 발명의 인버터 구성을 보인 회로도이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and embodiments. 1 is a block diagram illustrating an example of a backlight unit according to the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a circuit configuration of a power supply unit, FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a circuit configuration of a burst MCU, and FIG. 4 is a diagram of a burst MCU. Figure 5 is a time chart showing the output pulse waveform, Figure 5 is a circuit diagram illustrating the circuit configuration of the scanning MCU, Figure 6 is a time chart showing the initial operating frequency waveform of the scanning MCU, Figure 7 shows the output frequency waveform of the
먼저, 본 발명의 액정디스플레이장치용 백라이트유닛은 HCFL을 이용하는 것을 핵심적 기술사상으로 한다. HCFL은 전극으로서 필라멘트를 사용하여 필라멘트의 열전자 방출에 의해 튜브 내부의 형광체를 여기시켜 발광하는 램프로서, 광효율이 우수하고 제어가 용이하며 오랜기간 기술의 노하우가 축적된 램프이다. 하지만, 잦은 전원의 단속시 수명이 급격하게 짧아지는 문제점에 의해, 종래에는 LCD의 백라이트유닛으로 적용되기 어려웠다. 본 발명은 이러한 HCFL의 단점을 극복하고, HCFL 의 장점을 최대한 살려 백라이트유닛에 적용하고 있다.First, the backlight unit for the liquid crystal display device of the present invention uses HCFL as a core technical idea. HCFL is a lamp that uses a filament as an electrode to excite the phosphor inside the tube and emit light by hot electron emission of the filament. The lamp is excellent in light efficiency, easy to control, and has accumulated long-time technical know-how. However, due to the problem of shortening the lifespan during frequent interruptions of the power source, it has been difficult to be conventionally applied to the backlight unit of the LCD. The present invention overcomes the shortcomings of HCFL and utilizes the advantages of HCFL to the maximum and applies to backlight units.
HCFL을 점등시키기 위하여, LC 공진탱크가 사용된다. LC 공진탱크는 HCFL의 점등을 위한 공진주파수를 생성하는 구성으로서, 공진주파수 이외의 주파수에서 HCFL은 최대 휘도로 점등되지 못한다. 예컨대, 70kHz의 공진주파수를 갖는 HCFL은 LC 공진탱크에 의해 70kHz가 공급될 경우, 최대 휘도로 점등된다. 하지만, 170kHz의 주파수를 공급할 경우, 육안으로는 점등을 식별할 수 없을 정도로 매우 미약한 휘도로 점등된다. 본 발명은 이러한 HCFL의 특징을 이용하여, HCFL의 전극인 필라멘트에 지속적으로 전원을 공급하여 필라멘트가 가열된 상태를 유지하도록 하면서 HCFL의 구동주파수를 가변함으로써, HCFL의 점등 구간과 비점등 구간을 발생시켜 백라이트유닛을 온/오프 제어하는 효과를 발생시킨다. 또한, 본 발명은 LCD의 모션 블러 현상을 해소하기 위해 TV측 영상보드에서 동기신호를 수신하여 이에 대응하여 복수의 채널별 인버터를 순차로 점등 구동한다. To turn on the HCFL, an LC resonant tank is used. The LC resonant tank is configured to generate a resonant frequency for turning on the HCFL, and the HCFL cannot be turned on at the maximum luminance at frequencies other than the resonant frequency. For example, HCFL having a resonant frequency of 70 kHz is lit at maximum luminance when 70 kHz is supplied by the LC resonant tank. However, when a frequency of 170 kHz is supplied, the light is turned on with a very low luminance so that the lighting cannot be discerned by the naked eye. The present invention uses the characteristics of the HCFL, by continuously supplying power to the filament, which is the electrode of the HCFL to maintain the filament is heated state by varying the driving frequency of the HCFL, generating the lighting section and the non-illumination section of the HCFL To generate an effect of turning on / off the backlight unit. In addition, the present invention receives a synchronization signal from the image board of the TV in order to eliminate the motion blur phenomenon of the LCD and correspondingly drive the plurality of inverters in turn sequentially.
도 1 내지 도 8에 도시된 실시예는 40인치 LCD를 기준으로 14개 채널의 인버터 및 HCFL이 장착된 백라이트유닛을 예시한 것이다.1 to 8 illustrate a backlight unit equipped with 14 channels of inverter and HCFL based on a 40-inch LCD.
먼저, 도 1은 본 발명의 회로 구성을 개략적으로 보인 블록도로서, 이를 참조하면, 본 발명은 전원부(12), 버스트 MCU(Micro Control Unit,14), 스캐닝 MCU(16), 인버터 드라이버(18), LC 공진탱크(20), HCFL(22), 보호회로부(24), 컨버터 MCU(26), 및 절연통신부(28)로 구성된다.First, FIG. 1 is a block diagram schematically showing a circuit configuration of the present invention. Referring to the present invention, the present invention provides a
전원부(12)는 전체 회로에 전원을 공급하는 구성으로서, 본 발명의 일실시예에서는 백라이트유닛이 독립 전원을 사용하는 것을 예시하였으나, LCD TV로부터 전 원을 인가받아 작동될 수도 있다. 도 2에 도시된 회로 예시를 참조하면, 액티브 필터 정류회로를 사용하여 AC 90~260V 까지 입력받아 정전압 회로를 유지하며, 버스트 MCU(14) 및 스캐닝 MCU(16)의 구동전압인 DC 3.6V, 보호회로부(24) 및 기타 논리회로의 구동전압인 DC 5V, 인버터의 구동전압인 AC 380V를 출력한다. 전원부(12)는 LCD가 탑재된 TV SET에 전원이 인가되면, 예컨대 가정용 상용교류전원인 AC 220V가 입력되면, TV SET로부터 상용교류전원을 인가받아 동작한다. 상용교류전원이 입력되면, 브릿지 다이오드(D4)를 포함하는 액티브 필터 정류회로에서 정전압이 유지되며, 정류회로의 출력은 U1에서 PWM(Pulse Width Modulation)하여 코일(T2)의 환류 전압분을 콘덴서 EC5로 저장함으로써, DC 정전압을 AC 380V로 부스트시켜 출력한다. 이렇게 출력되는 AC 380V는 각 채널의 인버터에 공급된다. 또한, 정류회로의 출력은 SMPS(Switching Mode Power Supply) T1을 통해 DC 3.6V와 DC 5V로 변환되며, DC 3.6V는 버스트 MCU(14) 및 스캐닝 MCU(16)의 구동전원으로 공급되고, DC 5V는 각 논리회로의 구동전원으로 공급된다.The
도 3은 버스트 MCU(14)를 예시한 회로도로서, 이를 참조하면, 버스트 MCU(14)는 LCD가 탑재된 TV의 영상보드(10) 또는 전원보드(이하의 실시예에서는 영상보드로부터 신호를 인가받는 것으로 예시하여 설명함)로부터 60Hz의 동기신호를 수신하여, 이 동기신호와 동기되며 각 채널별로 순차 발생되는 구동펄스를 출력한다. 또한, 영상보드(10)로부터 0V~3.3V의 디밍신호를 인가받아 디밍제어를 실시한다. 이때, 바람직하게는 영상보드(10)와 버스트 MCU(14)간 신호의 절연을 위하여 영상보드(10)와 버스트 MCU(14) 사이에는 절연통신부(28)가 설치된다. 절연통신 부(28)는 포토커플러 등의 IC로 구성되며, 도 3에 도시된 회로도에서 버스트 MCU(14)의 TP10, TP11 단자와 신호를 통신한다. 또한, 영상보드(10)에서 동기신호 및 디밍신호가 디지털 신호로 송신되도록 설계될 수 있으나, 바람직하게는 영상보드(10)로부터의 신호는 아날로그 신호로 전송되며, 절연통신부(28) 전단에 컨버터 MCU(26)가 설치되어 동기신호와 디밍신호를 디지털 신호로 변환시켜 절연통신부(28)로 전송한다.3 is a circuit diagram illustrating a burst
본 실시예에서, 단일의 버스트 MCU(14)는 BUR1~BUR14 단자를 통해 14채널 각각의 스캐닝 MCU(16)에 어드레스를 지정한다. 그리고, TP10 및 TP11 단자를 통해 수신되는 동기신호에 따라 RX 및 TX 단자를 통해 도 4에서와 같은 구동펄스를 출력한다. 도 4의 타임차트를 참조하면, 본 실시예에서 CH1 인버터의 구동펄스는 영상보드(10)로부터 수신된 동기신호와 동일한 60Hz 펄스이며, on타임은 3ms이고, off타임은 13.7ms이다. CH2 인버터의 구동펄스는 CH1 인버터에 비해 대략 1.1ms의 시간 차이를 둔 펄스이며, 이 펄스의 주파수는 역시 60Hz, on타임은 3ms, off타임은 13.7ms이다. 버스트 MCU(14)는 이와 같이 CH1~CH14까지의 인버터 구동펄스를 순차적으로 발생시켜 출력하며, 이에 대응하여 각 채널의 스캐닝 MCU(16)는 자신의 어드레스에 해당되는 구동펄스를 수신하여 인버터 구동주파수를 출력한다. 한편, 버스트 MCU(14)는 영상보드(10)로부터의 디밍신호를 수신하여 처리하는 과정은 후술하기로 한다.In this embodiment, a
도 5는 스캐닝 MCU(16)를 예시한 회로도로서, 스캐닝 MCU(16)는 각 채널별로 하나씩 설치되며, 도 5의 실시예는 한 채널의 스캐닝 MCU(16)만을 예시한 것이다. 이를 참조하면, 스캐닝 MCU(16)는 버스트 MCU(14)의 RX 및 TX 단자를 통해 출력되는 구동펄스를 수신하여, 자신의 어드레스에 해당되는 신호인지 여부를 판단한 후, 자신의 어드레스에 해당될 경우, CEX01 단자를 통해 해당 채널의 인버터 구동주파수를 출력한다. 스캐닝 MCU(16)는 구동주파수를 출력하기에 앞서, 버스트 MCU(14)로부터 초기 구동펄스가 유입될 때, HCFL(22)의 전극인 필라멘트를 예열하기 위한 예열 모드를 갖는다. 도 6은 스캐닝 MCU(16)가 예열 모드에서 동작될 때 스캐닝 MCU(16)에서 출력되는 주파수 파형을 보인 타임차트이다. 이를 참조하면, 스캐닝 MCU(16)는 TV SET에 전원이 인가될 때 전원부(12)로부터 전원을 공급받아 Stand-by 상태로 동작된다. Stand-by 상태를 유지하다가, 버스트 MCU(14)로부터 구동펄스가 출력되면, 대략 0.7초 동안의 예열구간에서 130kHz의 주파수를 출력한다. 이 구간에서 HCFL(22)은 구동되지 않으며, 필라멘트만 예열된다. 이후, 대략 0.3초 동안의 점등 구간에서 90~80kHz의 주파수를 출력한다. 이 구간에서 HCFL(22)의 전류가 서서히 증가하여 HCFL(22)이 점등된다. 이와 같은 예열 모드 동작은 스캐닝 MCU(16)가 인에이블되는 초기에만 이루어지며, 이후 스캐닝 MCU(16)는 정상적인 점등모드로 동작된다.FIG. 5 is a circuit diagram illustrating a
도 7은 스캐닝 MCU(16)의 주파수 출력 파형을 보인 타임차트이다. 이를 참조하면, 위와 같은 예열 모드 이후 스캐닝 MCU(16)가 정상 점등모드로 동작될 때, 스캐닝 MCU(16)는 HCFL(22)이 점등되는 점등주파수 구간과, HCFL(22)에 전원은 투입되지만 HCFL(22)이 점등되지 않는(실제로는 극히 미약한 휘도로 점등되는) 비점등주파수 구간의 인버터 구동주파수를 출력한다. 즉, 버스트 MCU(14)에서 순차 출력 되는 구동펄스에 대응하여, 도 7에 도시된 바와 같이, 구동펄스의 ON 타임에는 HCFL(22)의 공진주파수에 해당되는 70kHz의 MIN 주파수를 출력하며, 구동펄스의 OFF 타임에는 HCFL(22)의 양단에 전압은 걸리지만 HCFL(22)이 극히 미약한 휘도로 점등되는 170kHz의 MAX 주파수를 출력한다. 보다 바람직하게는, 70kHz의 점등주파수 구간과 170kHz의 비점등주파수 구간은 도시된 바와 같이, 선형적으로 변화된다. 따라서, 인버터 출력 트랜스의 소음 및 램프의 충격, 플리커 현상을 방지한다.7 is a time chart showing the frequency output waveform of the
본 발명에서, 영상보드(10)로부터의 디밍신호를 처리하는 과정은 다음과 같다. 먼저, 영상보드(10)에서 출력되는 0~3.3V의 디밍신호는 컨버터 MCU(26) 및 절연통신부(28)를 통해 소정 레벨의 디지털 신호로 버스트 MCU(14)의 입력측에 인가되며, 버스트 MCU(14)는 구동펄스의 ON 타입 폭을 조절하여 출력한다. 이에 대응하여, 스캐닝 MCU(16)의 점등주파수 구간 폭이 줄어들어 디밍제어가 실시된다. In the present invention, the process of processing the dimming signal from the
한편, 위와 같은 펄스 폭 변조 방식이 아니라, 점등주파수 가변 방식에 의해 디밍제어가 수행될 수도 있다. 이 경우, 스캐닝 MCU(16)에서 디밍신호의 레벨에 따라 점등주파수 구간의 주파수를 70kHz 이상으로 조정한다. 예컨대, 점등주파수 구간의 주파수를 70kHz~170kHz로 상승 또는 하락시켜, HCFL(22)의 구동주파수를 변화시켜 HCFL(22)의 휘도레벨을 조정함으로써 디밍제어를 실시한다.On the other hand, the dimming control may be performed by the lighting frequency variable method, not the pulse width modulation method as described above. In this case, the scanning
도 8은 인버터의 구성을 예시한 회로도로서, 총 14채널의 인버터 중 단일 채널의 인버터를 예시한 것이다. 이를 참조하면, 인버터 드라이버(18)는 CEX01 단자를 통해 스캐닝 MCU(16)로부터 수신되는 주파수에 따라, 2개의 스위칭 소자 Q101 및 Q102를 교번으로 스위칭 제어하여 교류 구형파를 출력한다. 이때, 인버터 드라 이버(18)의 입력단에는 스캐닝 MCU(16)의 출력 주파수 파형으로부터 노이즈를 제거하는 버퍼(U102)가 구비되어, 스캐닝 MCU(16)의 출력에서 노이즈 성분을 제거한다. 인버터 드라이버(18)에서 출력되는 교류 구형파는 LC 공진탱크(20)로 유기되고, LC 공진탱크(20)의 T101과 C103 직렬 공진회로를 거쳐 정현파로 변환되며, 이 정현파 전력은 도 8의 LAMP101 양단에 유기된다. 이때, 부하측 전류는 C108로 제한하여 부하측 이상전압을 방지한다.FIG. 8 is a circuit diagram illustrating the configuration of an inverter, and illustrates an inverter of a single channel among a total of 14 channels of inverters. Referring to this, the
도 8의 회로도를 참조하면, 보호회로부(24)는 LC 공진탱크(20)로부터 공진단 과전압을 검출하고, HCFL(22)로부터 램프 결착상태를 통해 무부하 여부를 검출한다.Referring to the circuit diagram of FIG. 8, the
먼저, 도 8의 회로도에서 D103을 통해 공진단 과전압 유무가 모니터링 된다. 통상, 램프의 수명 말기 또는 이상상태시에 램프측 전압의 상승에 기인하여 LC 공진탱크(20)의 공진단 전압이 동반 상승하게 된다. LC 공진탱크(20)의 D103은 정상 부하 상태를 2.5~2.8V로 감압하며, 이는 수명 말기에 5V로 상승하게 된다. LC 공진탱크(20)의 D103 출력단은 보호회로부(24)의 비교기(U104)측에 연결되며, 이 비교기(U104)는 기준전압과 LC 공진탱크(20)의 공진단 전압을 비교하여, 공진단 전압이 기준전압 이상으로 상승되면 PRTB1 단자를 통해 H레벨을 출력한다. 그러면, 도 5의 회로도에서 스캐닝 MCU(14)의 PRTB1 입력단을 통해 H레벨이 인가되고, 스캐닝 MCU(16)는 MUTE 단자를 통해 인버터 회로를 Shut down 시킨다.First, in the circuit diagram of FIG. 8, the presence or absence of resonant stage overvoltage is monitored through D103. Usually, the resonant stage voltage of the LC
또한, LAMP101의 양단에 연결된 D104 및 D105를 통해 HCFL(22)의 정상 연결 유무가 검출된다. 램프의 접촉불량, 파손, 오결선 등에 의해 램프의 양단 중 어느 일측이라도 결착된 상태라면, D104 및 D105의 출력단에 그 입력핀이 연결된 보호회로부(24)의 낸드케이트(U103)트에서 PRTA1 단자를 통해 H 레벨을 출력하고, 이에 따라 스캐닝 MCU(16)는 위에서와 마찬가지로 구동주파수 출력을 정지하고 MUTE 단자를 통해 인버터 회로를 Shut down 시킨다.In addition, the presence or absence of normal connection of
한편, 스캐닝 MCU(16)는 인버터 회로를 Shut down 시킨 후, 이 정보를 버스트 MCU(14)측으로 전달하며, 버스트 MCU(14)는 TV SET의 영상보드(10)에 부하측 과전압 또는 무부하 상태 정보를 전송한다. 이후, 영상보드(10)에서 사용자에게 A/S 메시지를 화면 출력하여 고장 상태를 알리게 된다.On the other hand, the scanning
이상에서 전술한 본 발명은 HCFL을 백라이트유닛에 적용하고, 각 채널의 HCFL을 순차적으로 점등 구동하여 LCD의 모션 블러를 해결하기 위한 것으로서, 본 실시예에서는 이를 중점적으로 설명하였으며, 본 발명의 특징이 희석화되는 것을 방지하기 위해, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 상세 회로 구성 등에 대한 설명은 생략하기로 한다.The present invention described above is to solve the motion blur of the LCD by applying the HCFL to the backlight unit, and sequentially turn on and drive the HCFL of each channel, this embodiment has been described in this embodiment, the characteristics of the present invention In order to prevent dilution, a detailed circuit configuration, etc., which are obvious to those skilled in the art, will be omitted.
또한, 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiment and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible in the technical field of the present invention without departing from the technical spirit of the present invention. It will be clear to those of ordinary knowledge.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정디스플레이장치용 백라이트 유닛은 종래 백라이트유닛의 광원으로 사용되던 CCFL이나 EEFL에 대비하여, 개별 광원의 광출력이 높고, 인버터의 소형 설계가 가능하며, 제조 코스트가 저렴한 HCFL을 백라이트유닛의 광원으로 채택하되, HCFL의 양단에 전원을 지속적으로 인가하면서 인버터 및 공진탱크의 구동주파수를 가변하여 HCFL의 점등을 제어함으로써, HCFL의 단점인 잦은 전원단속에 의한 수명 저하를 방지할 수 있어, LCD의 소형 경량화를 지향하며 제조코스트를 획기적으로 절감하여 LCD의 제품경쟁력을 크게 향상시킬 수 있도록 하는 효과를 갖는다.As described above, the backlight unit for a liquid crystal display device according to the present invention has a high light output of an individual light source, enables a compact design of an inverter, and a manufacturing cost, compared to a CCFL or an EEFL, which has been used as a light source of a conventional backlight unit. Inexpensive HCFL is adopted as a light source of the backlight unit, but by continuously applying power to both ends of the HCFL, the drive frequency of the inverter and the resonant tank is controlled to control the lighting of the HCFL, which reduces the lifespan due to frequent power interruptions, which is a disadvantage of the HCFL. It is possible to prevent the small size and light weight of the LCD, and significantly reduce the manufacturing cost has the effect of greatly improving the product competitiveness of the LCD.
또한, 본 발명에 따르면, 응답시간이 매우 빠르고 제어가 용이한 HCFL을 이용함으로써, TV SET 영상보드의 영상신호에 동기화하여 순차적으로 발생되는 각 채널별 구동펄스를 통해, 각 채널의 HCFL을 순차 점등하여 백라이트유닛의 점등제어를 통해 LCD의 모션 블러 현상을 해소할 수 있으며, 영상보드측의 디밍신호와 연동되어 HCFL의 휘도레벨을 디밍 제어하여, 종래 LCD의 문제점인 명암비 저하 현상을 해결할 수 있는 효과를 갖는다.In addition, according to the present invention, by using the HCFL response time is very fast and easy to control, the HCFL of each channel is sequentially turned on through the driving pulse for each channel sequentially generated in synchronization with the video signal of the TV SET video board It is possible to solve the motion blur phenomenon of LCD through the lighting control of backlight unit, and to control the brightness level of HCFL by controlling dimming level of HCFL in conjunction with the dimming signal of video board. Has
또한, 본 발명에 따르면, 스캐닝 MCU에서 출력되는 주파수에서 점등주파수 구간과 비점등주파수 구간 사이의 주파수 변화를 선형적으로 증감시킴으로써, 인버터의 출력 트랜스 소음을 방지하고, HCFL측 충격을 최소화하며, HCFL에서 흔히 발생되는 플리커 현상을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.Further, according to the present invention, by linearly increasing or decreasing the frequency change between the lighting frequency section and the non-lighting frequency section in the frequency output from the scanning MCU, to prevent the output transformer noise of the inverter, minimize the HCFL side impact, It has an effect that can prevent the flicker phenomenon commonly occurring in the.
또한, 본 발명에 따르면, LC 공진탱크의 공진단 이상전압과 HCFL의 결착 상태를 검출하여 인버터 회로를 셧다운 시킴으로써, HCFL의 수명 말기 과전압, 부하측 과전압, 및 무부하 상태로부터 인버터 회로를 보호할 수 있는 효과를 갖는다.In addition, according to the present invention, the inverter circuit is shut down by detecting the resonance state of the resonant stage of the LC resonant tank and the HCFL binding state, thereby protecting the inverter circuit from the overvoltage, load side overvoltage, and no-load state at the end of the life of the HCFL. Have
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