KR100862357B1

KR100862357B1 - 백라이트 구동장치

Info

Publication number: KR100862357B1
Application number: KR1020070091608A
Authority: KR
Inventors: 김정태
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2007-09-10
Filing date: 2007-09-10
Publication date: 2008-10-13

Abstract

본 발명은 LCC(Limited Current Circuit) 보호회로의 오동작을 방지하는 백라이트 구동제어장치에 관한 것이다.

본 발명은 구동신호를 제공하는 제어부와, 상기 제어부의 상기 구동신호에 의해 입력전압을 소정레벨로 승압하여 출력하는 인버터와, 상기 인버터의 승압전압에 의해 방전되는 램프와, 상기 인버터의 귀환전류 및 귀환전압의 레벨에 따라 상기 제어부의 UVLO 단자의 전압레벨을 "하이" 또는 "로우"상태로 스위칭하는 LCC 보호회로를 포함한다.

백라이트, 인버터, LCC, 제어부, UVLO, 귀환전압

Description

백라이트 구동장치{Back light drive device}

도 1은 일반적인 LCC 보호회로를 구비한 백라이트 구동장치를 개략적 블록도,

도 2는 종래의 LCC 보호회로도,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 LCC 보호회로도.

＜도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명＞

100: 램프 200: 인버터

300: 제어부 400: LCC 보호회로

IM, IS: 귀환전류 VM, VS: 귀환전압

D1, D2: 역류 방지용 다이오드 R2, C1: LPF

Q5: 스위칭 트랜지스터 Q6: 제어용 FET

통상적으로, 평판표시장치(Flat Panel Display)는 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel), 전계발광소자(Field Emission Display), 발광다이오드(Light Emitting Diode), 액정표시장치(Liquid Crystal Display)를 포함한다. 이러한 평판표시장치는 크게 발광형과 수광형으로 분류된다. 플라즈마 디스플레이 패널, 전계발광소자, 발광다이오드는 발광형이고, 액정표시장치는 수광형이다.

특히, 액정표시장치는 그 자체가 발광하지 못하는 특성 때문에 외부에서 빛이 입사되어 화상을 형성하는 수광형 소자이므로, 어두운 곳에서는 화상을 표시할 수 없는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 액정표시장치의 배면에 백라이트 어셈블리가 구비되어 빛을 조사하므로 어두운 곳에서도 화상을 표시할 수 있다.

백라이트 어셈블리의 일반적인 요구사양은 고휘도, 고효율, 휘도의 균일성, 장수명, 박형, 경량화, 저가격 등이다. 통상적으로, 노트북에 사용되는 모니터의 경우 소비전력을 낮게 하기 위하여 고효율의 장수명 백라이트 어셈블리가 요구되고, 범용 PC의 모니터나 TV의 경우에는 고휘도 백라이트 어셈블리가 요구된다.

백라이트 어셈블리에는 광을 제공하는 광원으로서 램프가 구비된다. 표시면에 대한 램프의 배치에 따라 에지형(edge type)과 직하형(direct type)으로 구분된다. 에지형 백라이트 어셈블리는 램프가 가장자리에 배치되어 광을 수평방향으로 조사하고, 조사된 광을 도광판에 의해 전방의 액정패널로 진행시킨다. 이에 반해, 직하형 백라이트 어셈블리는 다수개의 램프들이 일정간격으로 배치되어 각 램프들로부터 제공된 광이 직접 전방의 액정패널로 진행된다.

백라이트 어셈블리는 앞서 설명한 바와 같이, 고휘도가 요구되어야 하는데, 현재 이러한 조건을 만족시키는 램프로는 냉음극 형광램프(CCFL: Cold Cathode Fluorescent Lamp)가 있다.

이러한 냉음극 형광램프는 LC 공진형 인버터에서 얻어지는 수십 kHz의 낮은 교류전압을 승압 트랜스를 이용하여 냉음극 형광램프의 방전 개시 광 유지에 필요한 고전압을 얻는 것이다. 이때 인버터 출력파형은 사인파의 형태이다. 이러한 LC 공진형 인버터는 비교적 장치가 간단하고 효율이 높다는 장점이 있으나 복수의 냉음극 형광램프를 병렬 연결하여 하나의 인버터로 구동할 수 없다는 문제점이 있다. 따라서 냉음극 형광램프를 채용한 에지형 방식이나 직하형 방식의 백라이트에서는 냉음극 형광램프의 개수에 해당하는 인버터가 필요한 실정이다.

이러한 냉음극 형광램프의 단점을 극복하고, 대형화 추세의 액정표시장치의 고휘도와 고효율을 보장하면서, 장수명과 경량화를 보장할 수 있는 백라이트 어셈블리의 개발 요구에 부응하여 무전극 유리관에 관외전극을 형성한 관외전극 형광램프(External Electrode Fluorescent Lamp: 이하, "EEFL"이라 약칭함)가 개발되었 다.

최근에 다수의 EEFL을 반사판 위에 직하형으로 배치하는 방식으로 백라이트를 구성하고, 이를 수 MHz의 고주파 구동에 의하여 EEFL이 수만 cd/m²의 고휘도를 달성하였다.

이러한 EEFL은 다수 개를 병렬 연결하여 하나의 인버터를 이용하여 구동할 수 있다.

이와 같이 다수의 다수의 EEFL을 구동하는 경우, 인버터의 출력단, 즉 트랜스의 출력단에는 상당한 량의 고전류가 흐를 수 있다. 이러한 고전류는 인체에 접촉되는 경우 치명적일 수 있기 때문에 인체가 접촉되는 경우 EEFL의 구동을 차단시키는 LCC(Limit Current Circuit) 보호회로가 구비된 백라이트 구동장치가 사용되고 있다.

도 1은 일반적인 LCC 보호회로를 구비한 백라이트 구동장치를 개략적 블록도이고, 도 2는 종래의 LCC 보호회로도이다.

도 1을 참조하면, 백라이트용 EEFL 램프(100)와, 이 램프(100)에 전원을 공급하는 인버터(200)와, 인버터(200)의 구동상태를 제어하는 제어부(300)와, 인버터(200)에서 출력되는 전압 및 전류를 이용하여 신체 접촉 여부에 따른 인에이블 신호를 제어부(300)로 제공하는 LCC 보호회로(400)를 포함한다.

제어부(300)는 램프(100)를 구동하기 위한 PWM(Pluse Width Modulation) 변조신호를 인버터(200)에 출력한다.

인버터(200)는 제어부(300)에서 출력되는 PWM 변조신호에 대응하여 램프(100)를 구동시키기 위한 전압레벨로 승압하여 램프(100)에 공급한다.

램프(100)는 인버터(200)에 공급되는 전압에 의해 점등되어 소정의 휘도를 갖는 백라이트로서의 동작을 수행한다.

LCC 보호회로(400)는 인체가 접촉되는 경우에는 "하이" 상태의 인에이블 신호(ENA)를 제어부(300)로 제공하여 인버터(200)의 구동을 차단시키고, 정상상태에서는 "로우"상태의 인에이블 신호(ENA)를 제어부(300)로 제공하여 인버터(200)를 정상 동작시킨다.

한편, 종래의 LCC 보호회로는 도 2에 도시된 바와 같이, 인버터(200)로부터의 마스터 및 슬레이브 귀환전류(IM, IS)에 의해 스위칭되도록 직렬 연결된 한 쌍의 레벨 검출용 트랜지스터(Q1, Q2)와, 트랜지스터(Q1, Q2)의 스위칭상태에 따라 정전압원(VDD)을 스위칭하는 제어용 FET(Q3)와, 제어용 FET(Q3)의 스위칭상태에 따라 인에이블신호(ENA)의 전압레벨을 제어하는 스위칭용 FET(Q4)로 구성된다.

즉, 종래의 LCC 보호회로(400)에 의하면 정상상태에서는 인버터(200)가 정상적으로 동작하기 때문에 귀환되는 마스터 및 슬레이브 전류(IM, IS) 레벨은 "하이"상태이며, 이로 인하여 레벨 검출용 트랜지스터(Q1, Q2)는 턴-온상태가 된다.

레벨 검출용 트랜지스터(Q1, Q2)가 턴-온되면 제어용 FET(Q3)의 게이트 전위는 "로우"상태가 되어 제어용 FET(Q3)는 턴-오프되고, 제어용 FET(Q3)에 역전되어 동작하는 스위칭용 FET(Q4)는 턴-온된다. 따라서 제어부(300)의 인에이블 단자(ENA)는 "로우"상태로 유지되어 인버터(200)가 정상 동작을 수행한다.

한편, 백라이트 장치에 인체가 접촉하게 되면, 인버터(200)의 출력에는 2㏀의 무유도 저항이 병렬 접속된 형태가 되므로, 인버터(200)의 귀환전류(IM, IS)는 "로우"상태이며, 이로 인하여 레벨 검출된 트랜지스터(Q1, Q2)는 턴-오프 상태가 된다.

레벨 검출용 트랜지스터(Q1, Q2)가 턴-오프되면 제어용 FET(Q3)의 게이트 전위는 "하이"상태가 되어 제어용 FET(Q3)는 턴-온되고, 제어용 FET(Q3)에 역전되어 동작하는 스위칭용 FET(Q4)는 턴-오프다. 따라서 제어부(300)의 인에이블 단자(ENA)는 "하이"상태로 반전되어 제어부(300)는 인버터(200)의 작동 상태를 강제 오프시킨다.

한편, 종래의 LCC 보호회로는 제어부(300)의 인에이블 단자(ENA)가 "하이"로 반전되는 LCC 상태의 지속시간이 제어부(300)의 지연시간(평균 2초)을 초과하지 않으면 LCC 상태가 종료된 후 제어부(300)가 정상상태로 복귀된다.

그러나, LCC 상태의 지속시간이 제어부(300)의 지연시간을 초과하는 경우, 제어부(300)는 셧-다운(Shut Down)모드가 되어 인버터(200)를 셧-다운시키게 된다. 따라서 제어부(300)의 지연시간을 초과하는 시간동안 LCC 상태가 지속될 경우 제어부(300)는 정상상태로 복귀하지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명은 안정된 LCC 보호기능을 수행할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 LCC 보호회로는, 상기 귀환전압에 따라 스위칭상태가 턴-온 또는 턴-오프되는 제어용 FET; 및 상기 제어용 FET의 온/오프상태에 따라 스위칭상태가 역전되어 상기 제어부의 UVLO 단자의 전압레벨을 "하이" 또는 "로우"상태로 스위칭하는 스위칭 트랜지스터를 포함한다.

또한, 상기 귀환전압이 입력되는 단자와 상기 제어용 FET 사이에 설치되는 역류 방지용 다이오드를 더 포함할 수도 있다.

또한, 상기 역류 방지용 다이오드와 상기 제어용 FET 사이에 설치되고, 상기 귀환전압의 리플성분을 제거하는 로우패스필터를 더 포함할 수도 있다.

상기 제어용 FET는, 상기 귀환전압이 "하이"상태이면 턴-온되고, 상기 귀환전압이 "로우"상태이면 턴-오프된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예(들)에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 LCC 보호회로도이다.

도 3을 참조하면, 인버터에서 귀환되는 마스터 및 슬레이브 귀환전압(VM, VS)과 마스터 및 슬레이브 귀환전류(IM, IS)의 역류를 방지하는 역류 방지용 다이오드(D1, D2)가 각각 구비되고, 역류 방지용 다이오드(D1)를 통해 전달되는 귀환전류(IM, IS)의 전압을 바이어스하는 바이어스 저항(R1)이 상기 역류 방지용 다이오드(D1)에 연결되며, 바이어스 저항(R1)을 통해 공급되는 바이어스 전압에 의해 제어부(300)의 UVLO(Under Voltage Lock-Out) 단자의 전압레벨을 스위칭하는 스위칭 트랜지스터(Q5)가 구비된다. 여기서, 저항(R4)은 스위칭 트랜지스터(Q5)의 베이스에 공급되는 전압의 레벨을 조정하기 위한 분압저항이고, 커패시터(C2)는 스위칭 트랜지스터(Q5)의 베이스에 공급되는 전압의 리플성분을 제거하기 위한 리플 제거용 커패시터이다.

제어부(300)의 UVLO 단자는 부하로부터 귀환되는 전압이 저전압인지를 감지하기 위한 단자로서, UVLO 단자에 귀환되는 전압이 "로우"상태이면 제어부(300)는 부하에 공급되는 전압이 저전압인 것으로 판단하여 시스템을 차단함으로써 회로를 안전하게 보호한다.

또한, 역류 방지용 다이오드(D2)에는 귀환전압의 리플성분을 제거하여 DC 전압을 생성하는 로우패스필터(LPF)(R2, C1)가 연결되고, 로우패스필터(R2, C1)에 의 해 필터링된 DC 전압에 의해 스위칭되어 상기 스위칭 트랜지스터(Q5)의 스위칭상태를 제어하는 제어용 FET(Q6)가 연결된다. 여기서 저항(R3)은 제어용 FET(Q6)의 게이트에 공급되는 전압 레벨을 조정하기 위한 분압저항이다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 LCC 보호회로는 제어부(300)의 UVLO 단자에 연결되어 LCC 상태일 때 인버터의 동작을 일시 중지시켰다가 인버터의 출력전압이 정상레벨로 복귀하면 LCC 상태를 해제시키도록 한 것에 특징이 있다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 동작을 설명하면, 인버터가 정상 동작상태일 때 인버터로부터 귀환되는 마스터 및 슬레이브의 귀환전류(IM, IS) 및 귀환전압(VM, VS)은 "하이" 상태가 된다.

귀환전압(VM, VS)은 로우패스필터(R2, C1)에 의해 DC 성분으로 변환되고, 변환된 DC 성분의 전압이 제어용 FET(Q6)의 게이트에 공급되어 제어용 FET(Q6)를 턴-온시킨다.

이에 따라 스위칭용 트랜지스터(Q5)의 베이스 전위가 그라운드로 패스되어 스위칭용 트랜지스터(Q5)는 턴-오프되고, 제어부(300)의 UVLO 단자에 공급되는 UVLO 신호는 "하이"상태를 유지하여 인버터는 정상 동작된다.

한편, 백라이트 장치에 인체가 접촉하면, 인버터의 출력에는 2㏀의 무유도 저항이 병렬 연결된 상태가 되므로, 인버터의 귀환전류(IM, IS) 및 귀환전압(VM, VS)의 임피던스가 낮아져서 "로우" 상태의 귀환전류(IM, IS) 및 귀환전압(VM, VS) 이 입력된다.

"로우" 상태의 귀환전압(VM, VS)에 의해 제어용 FET(Q6)는 턴-오프되고, 이로 인하여 스위칭 트랜지스터(Q5)의 컬렉터에 연결되는 UVLO 신호가 이미터를 통해 그라운드로 풀-다운(Pull-Down)되므로 제어부(300)의 UVLO 단자는 "로우"상태로 반전된다. 따라서 제어부(300)는 인버터의 동작상태를 소정시간동안 중지시킨다.

이후, LCC 상태가 해제되어 인버터의 출력이 정상상태로 복귀하면 제어부(300)는 인버터를 정상상태로 동작시킨다.

따라서 LCC 상태의 지속시간에 따른 제어부(300)의 셧-다운 상태를 방지할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예(들)에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예(들)에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

본 발명은 LCC 보호회로가 제어부의 UVLO 단자에 연결되어 있어, LCC 상태가 소정시간 이상동안 지속되더라도 제어부의 셧-다운 상태를 방지할 수 있으며, LCC 상태가 해제되면 인버터를 정상 동작시킬 수 있다.

Claims

구동신호를 제공하는 제어부;

상기 제어부의 상기 구동신호에 의해 입력전압을 소정레벨로 승압하여 출력하는 인버터;

상기 인버터의 승압전압에 의해 방전되는 램프; 및

상기 인버터의 귀환전류 및 귀환전압의 레벨에 따라 상기 제어부의 UVLO 단자의 전압레벨을 "하이" 또는 "로우"상태로 스위칭하는 LCC 보호회로를 포함하는 백라이트 구동장치.
제 1 항에 있어서,

상기 LCC 보호회로는,

상기 귀환전압에 따라 스위칭상태가 턴-온 또는 턴-오프되는 제어용 FET; 및

상기 제어용 FET의 온/오프상태에 따라 스위칭상태가 역전되어 상기 제어부의 UVLO 단자의 전압레벨을 "하이" 또는 "로우"상태로 스위칭하는 스위칭 트랜지스터를 포함하는 백라이트 구동장치.
제 2 항에 있어서,

상기 귀환전압이 입력되는 단자와 상기 제어용 FET 사이에 설치되는 역류 방지용 다이오드를 더 포함하는 백라이트 구동장치.
제 3 항에 있어서,

상기 역류 방지용 다이오드와 상기 제어용 FET 사이에 설치되고, 상기 귀환전압의 리플성분을 제거하는 로우패스필터를 더 포함하는 백라이트 구동장치.
제 2 항에 있어서,

상기 제어용 FET는,

상기 귀환전압이 "하이"상태이면 턴-온되고, 상기 귀환전압이 "로우"상태이면 턴-오프되는 것을 특징으로 하는 백라이트 구동장치.