KR100864739B1 - 액정 표시 장치의 면광원 구동회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정 표시 장치용 백라이트에 이용되는 무수은 면광원 구동회로에 관한 것으로서, 에너지 회수 회로기술을 통해 전력소모와 광효율을 개선하고, 저가격화를 실현할 수 있도록 새로운 설계된 액정 표시 장치의 면광원 구동회로에 관한 것이다. 본 발명의 면광원 구동회로는 2차측 인덕터가 상기 면광원의 양단자에 결합되고, 상기 면광원에 구동 전압을 공급하는 커플드 인덕터; 상기 커플드 인덕터의 1차측 인덕터의 일단과 접지 사이에 연결되고, 소정의 전압을 저장하는 소스 커패시터; 상기 커플드 인덕터의 1차측 인덕터의 타단과 전압원(Vsource) 사이에 연결되고, 소정의 전압으로 충전 또는 방전되는 제 1 커패시터; 캐소드 전극이 상기 전압원에 연결되고 애노드 전극이 상기 커플드 인덕터의 1차측 인덕터의 타단에 연결되는 제 1 다이오드; 상기 전압원과 상기 커플드 인덕터의 1차측 인덕터의 타단 사이에 연결되어 온/오프 스위칭 동작을 수행하는 제 1 스위치; 상기 커플드 인덕터의 1차측 인덕터의 타단과 접지 사이에 연결되고, 소정의 전압을 충전 또는 방전하는 제 2 커패시터; 캐소드 전극이 상기 커플드 인덕터의 1차측 인덕터의 타단에 연결되고 애노드 전극이 상기 접지에 연결되는 제 2 다이오드; 및 상기 커플드 인덕터의 1차측 인덕터의 타단과 접지 사이에 연결되어 온/오프 스위칭 동작을 수행하는 제 2 스위치를 포함한다.

Description

액정 표시 장치의 면광원 구동회로{Flat Backlight Driving Circuit of Liquid Crystal Display Device}
본 발명은 액정 표시 장치의 면광원 구동회로에 관한 것으로서, 구체적으로는 에너지 회수 회로기술을 통해 전력소모와 광효율을 개선하고, 저가격화를 실현할 수 있도록 새로운 설계된 액정 표시 장치의 면광원 구동회로에 관한 것이다.
디스플레이 시장에서 향후 연구과제로 남아있는 사항으로는 저가격화 기술 개발, 소비전력 감소를 위한 고효율 기술, 빠른 응답속도 및 발열 소음의 저감 등을 들 수 있다. 그 중 저가격화 및 고효율은 액정 표시 장치의 새로운 광원 구동회로의 개발로 어느 정도 달성할 수 있다.
앞으로는 광원 구현을 위해 필수적인 환경규제에 대한 연구가 필요하며, 특히 수은을 배제하는 것이 필수적이다. 이에 따라 기존의 수은 방식을 포함한 다양한 구동방식에 대한 새로운 연구가 국내외에서 진행중이다.
현재 가능한 방법으로는 수은 대신 제논 가스를 사용하는 방법이 있는데, 이는 구동 전압을 현저히 높이는 결과를 가져온다. 이러한 점을 고려하여 국내외의 각 액정 표시 장치 백라이트 유닛(LCD BLU)용 램프 제조회사에서 구동회로의 개발 을 위한 여러 노력을 보이고 있다.
기존 LCD 화면의 백라이트 유닛(Back Light Unit:BLU) 광원으로 사용되고 있는 냉음극 형광 램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp:CCFL)의 경우 수은을 사용함으로써 오는 환경오염과 선광원을 면광원으로 활용하기 위한 확산판(Diffusion layer)에 의한 에너지 효율 감소라는 단점이 있다. 이에 반해, 평판 타입 면광원의 경우 수은을 사용하지 않음으로써, 다가올 환경 규제에 대비할 수 있으며, 또한, 확산판을 필요로 하지 않음으로써 제조비용을 저감하는 효과가 있다.
이를 위해서는 면광원 구동을 위한 회로가 필요하게 되고, 전력변환 효율을 높이기 위해서는 에너지 회수회로(Energy Recovery Circuit)가 필수적이다.
최근 독일에서는 무수은 타입 평판형 면광원(상품명 PLANON)이 등장하게 되었다. 이 제품은 광원이 평판 형태로 존재하기 때문에 확산판이 필요 없으며, 수은을 쓰지 않기 때문에 다가올 환경규제를 생각할 때, 차세대 LCD BLU로 주목을 받고 있다.
그러나, 상기 독일에서 개발된 무수은 타입 평판형 면광원 제품의 경우 구동 기술이 아직 발전단계에 있기 때문에 광효율이 271m/W에 그치고 있으며, 대면적 구동에서 실험적으로 검증이 안 된 상태이다. 이에 대하여, 국내 연구 또한 전무한 실정이다. 따라서, 이러한 면광원의 고효율 구동회로 개발이 절실히 필요하다.
본 발명의 목적은 기존 구동 방식의 문제였던 전력소모와 광효율을 개선한 향상된 무수은 액정 표시장치의 면광원 구동회로를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 목적은 에너지 회수 회로기술을 통해서 장치 고효율, 저가격화를 실현하여 향후 30인치 이상의 대면적 디스플레이를 구동할 수 있는 액정 표시장치의 면광원 구동회로를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치의 면광원 구동회로는 2차측 인덕터가 상기 면광원의 양단자에 결합되고, 상기 면광원에 구동 전압을 공급하는 커플드 인덕터; 상기 커플드 인덕터의 1차측 인덕터의 일단과 접지 사이에 연결되고, 소정의 전압을 저장하는 소스 커패시터; 상기 커플드 인덕터의 1차측 인덕터의 타단과 전압원(Vsource) 사이에 연결되고, 소정의 전압으로 충전 또는 방전되는 제 1 커패시터; 캐소드 전극이 상기 전압원에 연결되고 애노드 전극이 상기 커플드 인덕터의 1차측 인덕터의 타단에 연결되는 제 1 다이오드; 상기 전압원과 상기 커플드 인덕터의 1차측 인덕터의 타단 사이에 연결되어 온/오프 스위칭 동작을 수행하는 제 1 스위치; 상기 커플드 인덕터의 1차측 인덕터의 타단과 접지 사이에 연결되고, 소정의 전압을 충전 또는 방전하는 제 2 커패시터; 캐소드 전극이 상기 커플드 인덕터의 1차측 인덕터의 타단에 연결되고 애노드 전극이 상기 접지에 연결되는 제 2 다이오드; 및 상기 커플드 인덕터의 1차측 인덕터의 타단과 접지 사 이에 연결되어 온/오프 스위칭 동작을 수행하는 제 2 스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 목적은 2차측 인덕터가 상기 면광원의 양의 단자에 결합되고, 상기 면광원에 양의 구동 전압을 공급하는 제 1 커플드 인덕터; 상기 제 1 커플드 인덕터의 1차측 인덕터의 일단과 접지 사이에 연결되고, 소정의 전압을 저장하는 제 1 소스 커패시터; 상기 제 1 커플드 인덕터의 1차측 인덕터의 타단과 전압원(Vsource) 사이에 연결되고, 소정의 전압으로 충전 또는 방전되는 제 1 커패시터; 캐소드 전극이 상기 전압원에 연결되고 애노드 전극이 상기 제 1 커플드 인덕터의 1차측 인덕터의 타단에 연결되는 제 1 다이오드; 상기 전압원과 상기 제 1 커플드 인덕터의 1차측 인덕터의 타단 사이에 연결되어 온/오프 스위칭 동작을 수행하는 제 1 스위치; 상기 제 1 커플드 인덕터의 1차측 인덕터의 타단과 접지 사이에 연결되고, 소정의 전압을 충전 또는 방전하는 제 2 커패시터; 캐소드 전극이 상기 제 1 커플드 인덕터의 1차측 인덕터의 타단에 연결되고 애노드 전극이 상기 접지에 연결되는 제 2 다이오드; 상기 제 1 커플드 인덕터의 1차측 인덕터의 타단과 접지 사이에 연결되어 온/오프 스위칭 동작을 수행하는 제 2 스위치; 2차측 인덕터가 상기 면광원의 음의 단자에 결합되고, 상기 면광원에 음의 구동 전압을 공급하는 제 2 커플드 인덕터; 상기 제 2 커플드 인덕터의 1차측 인덕터의 일단과 접지 사이에 연결되고, 소정의 전압을 저장하는 제 2 소스 커패시터; 상기 제 2 커플드 인덕터의 1차측 인덕터의 타단과 전압원(Vsource) 사이에 연결되고, 소정의 전압으로 충전 또는 방전되는 제 3 커패시터; 캐소드 전극이 상기 전압원에 연결되고 애노드 전극이 상기 제 2 커플드 인덕터의 1차측 인덕터의 타단에 연결되는 제 3 다이오드; 상기 전압원과 상기 제 2 커플드 인덕터의 1차측 인덕터의 타단 사이에 연결되어 온/오프 스위칭 동작을 수행하는 제 3 스위치; 상기 제 2 커플드 인덕터의 1차측 인덕터의 타단과 접지 사이에 연결되고, 소정의 전압을 충전 또는 방전하는 제 4 커패시터; 캐소드 전극이 상기 제 2 커플드 인덕터의 1차측 인덕터의 타단에 연결되고 애노드 전극이 상기 접지에 연결되는 제 4 다이오드; 및 상기 제 2 커플드 인덕터의 1차측 인덕터의 타단과 접지 사이에 연결되어 온/오프 스위칭 동작을 수행하는 제 4 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 면광원 구동회로에 의해 달성될 수도 있다.
또한, 상기 목적은 1차측 인덕터의 타단에 탭인덕터가 결합되어 2차측 인덕터를 형성하고, 3차측 인덕터가 면광원의 전원 단자 양단이 결합되어 상기 면광원에 구동 전압을 공급하는 커플드 인덕터; 상기 커플드 인덕터의 1차측 인덕터의 일단과 접지 사이에 연결되고, 소정의 전압을 저장하는 소스 커패시터; 상기 커플드 인덕터의 1차측 인덕터의 타단과 전압원(Vsource) 사이에 연결되고, 소정의 전압으로 충전 또는 방전되는 제 1 커패시터; 캐소드 전극이 상기 전압원에 연결되고 애노드 전극이 상기 커플드 인덕터의 1차측 인덕터의 타단에 연결되는 제 1 다이오드; 상기 전압원과 상기 커플드 인덕터의 1차측 인덕터의 타단 사이에 연결되어 온/오프 스위칭 동작을 수행하는 제 1 스위치; 상기 커플드 인덕터의 2차측 인덕터의 타단과 접지 사이에 연결되고, 소정의 전압을 충전 또는 방전하는 제 2 커패시터; 캐소드 전극이 상기 커플드 인덕터의 2차측 인덕터의 타단에 연결되고 애노드 전극 이 상기 접지에 연결되는 제 2 다이오드; 및 상기 커플드 인덕터의 2차측 인덕터의 타단과 접지 사이에 연결되어 온/오프 스위칭 동작을 수행하는 제 2 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 면광원 구동회로에 의해서도 달성될 있다.
나아가, 상기 목적을 달성하기 위한 액정 표시 장치의 면광원 구동회로는 1차측 인덕터의 타단에 탭인덕터가 결합되어 2차측 인덕터를 형성하고, 3차측 인덕터가 면광원의 전원 단자 양단에 결합되어 상기 면광원에 구동 전압을 공급하는 커플드 인덕터; 상기 커플드 인덕터의 1차측 인덕터의 일단과 접지 사이에 연결되고, 소정의 전압을 저장하는 소스 커패시터; 상기 커플드 인덕터의 2차측 인덕터의 타단과 전압원(Vsource) 사이에 연결되고, 소정의 전압으로 충전 또는 방전되는 제 1 커패시터; 캐소드 전극이 상기 전압원에 연결되고 애노드 전극이 상기 커플드 인덕터의 2차측 인덕터의 타단에 연결되는 제 1 다이오드; 상기 전압원과 상기 커플드 인덕터의 2차측 인덕터의 타단 사이에 연결되어 온/오프 스위칭 동작을 수행하는 제 1 스위치; 상기 커플드 인덕터의 1차측 인덕터의 타단과 접지 사이에 연결되고, 소정의 전압을 충전 또는 방전하는 제 2 커패시터; 캐소드 전극이 상기 커플드 인덕터의 1차측 인덕터의 타단에 연결되고 애노드 전극이 상기 접지에 연결되는 제 2 다이오드; 및 상기 커플드 인덕터의 1차측 인덕터의 타단과 접지 사이에 연결되어 온/오프 스위칭 동작을 수행하는 제 2 스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 목적은 3개의 인덕터가 상호 유도결합되고, 3차측 인덕터가 면광원의 전원 단자 양단에 결합되어 상기 면광원에 구동 전압을 공급하는 커플드 인덕 터; 상기 커플드 인덕터의 1차측 인덕터의 일단과 접지 사이에 연결되고, 소정의 전압을 저장하는 소스 커패시터; 상기 커플드 인덕터의 2차측 인덕터의 일단에 연결되어 전압을 인가하는 전압원; 상기 커플드 인덕터의 2차측 인덕터의 타단과 접지 사이에 연결되고, 소정의 전압으로 충전 또는 방전되는 제 1 커패시터; 캐소드 전극이 접지에 연결되고 애노드 전극이 상기 커플드 인덕터의 2차측 인덕터의 타단에 연결되는 제 1 다이오드; 상기 커플드 인덕터의 2차측 인덕터의 타단과 접지 사이에 연결되어 온/오프 스위칭 동작을 수행하는 제 1 스위치; 상기 커플드 인덕터의 1차측 인덕터의 타단과 접지 사이에 연결되고, 소정의 전압을 충전 또는 방전하는 제 2 커패시터; 캐소드 전극이 상기 커플드 인덕터의 1차측 인덕터의 타단에 연결되고 애노드 전극이 상기 접지에 연결되는 제 2 다이오드; 및 상기 커플드 인덕터의 1차측 인덕터의 타단과 접지 사이에 연결되어 온/오프 스위칭 동작을 수행하는 제 2 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 면광원 구동회로에 의해 달성될 수 있다.
본 발명은 면광원의 광효율을 최적화하기 위한 구동 파형을 구현할 수 있다.
또한, 본 발명은 면광원 구동시 최적 효율 구동을 휘한 에너지 회수 회로(Energy Recovery Circuit)의 기능을 발휘할 수 있다.
또한, 본 발명은 구동 회로 및 에너지 회수 회로 내에서 발생하는 전력 손실을 최소화시킨다.
나아가, 본 발명은 회로제작에 투입되는 부품을 간소화함으로써, 제품의 크 기 및 비용을 최소로 할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 살펴본다.
실시예 1
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 면광원 구동회로를 나타낸 구성도이다.
도 1을 참조하면, 액정 표시 장치의 면광원 구동회로는 커플드 인덕터(20), 3개의 커패시터(Cs, C1, C2), 2개의 다이오드(d1, d2), 2개의 스위치(S1, S2) 및 전압원(Vsource)을 포함한다.
커플드 인덕터(20)는 면광원(10)의 전원 단자 양단에 결합되어 상기 면광원(10)에 구동 전압을 공급한다. 즉, 1차측 인덕터 양단에 인가된 전압은 상기 커플드 인덕터(20)의 권선비에 비례하게 2차측 인덕터 양단에 유도되어 상기 면광원(10)에 구동전압으로 인가된다.
소스 커패시터(Cs)는 상기 커플드 인덕터(20)의 1차측 인덕터의 일단과 접지 사이에 연결되며 미리 소정의 전압으로 충전되어 있다. 상기 소스 커패시터(Cs)는 매우 큰 커패시턴스를 가지고 상기 1차측 인덕터의 일단에 전압을 공급하는 전압원으로 동작한다.
제 1 커패시터(C1)는 상기 커플드 인덕터(20)의 1차측 인덕터의 타단과 전압원(Vsource) 사이에 연결되고, 소정의 전압으로 충전 또는 방전된다.
제 1 다이오드(d1)는 캐소드 전극이 상기 전압원(Vsource)에 연결되고 애노드 전극이 상기 커플드 인덕터(20)의 1차측 인턱터의 타단에 연결되어 순방향 전류는 통과시키고 역방향 전류는 차단한다.
제 1 스위치(S1)는 상기 전압원(Vsource)과 상기 커플드 인덕터(20)의 1차측 인덕터의 타단 사이에 연결되고 주기적으로 온/오프 스위칭 동작을 수행한다.
제 2 커패시터(C2)는 상기 커플드 인덕터(20)의 1차측 인덕터의 타단과 접지(Ground) 사이에 연결되고, 소정의 전압으로 충전 또는 방전된다.
제 2 다이오드(d2)는 캐소드 전극이 상기 커플드 인덕터(20)의 1차측 인턱터의 타단에 연결되고 애노드 전극이 접지(Ground)에 연결되어 순방향 전류는 통과시키고 역방향 전류는 차단한다.
제 2 스위치(S2)는 상기 커플드 인덕터(20)의 1차측 인덕터의 타단과 접지 사이에 연결되고 주기적으로 온/오프 스위칭 동작을 수행한다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 면광원 구동회로의 동작에 대하여 후술할 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 면광원 구동 회로의 동작을 나타내는 타이밍도이다.
도 2를 참조하면, 상기 면광원 구동회로는 제 1 및 제 2 스위치(S1, S2)의 온/오프에 따라 4가지 모드가 주기적으로 순환하면서 구동된다. 즉, 모드 1은 제 1 스위치(S1)가 오프(OFF)이고, 제 2 스위치(S2)는 온(ON)인 경우, 모드 2는 제 1 및 제 2 스위치(S1, S2) 모두 오프인 경우, 모드 3은 제 1 스위치(S1)는 온이고, 제 2 스위치(S2)가 오프인 경우, 모드 4는 다시 제 1 및 제 2 스위치(S1, S2) 모두 오프(OFF)인 경우이며, 모드 4 다음에는 다시 모드 1부터 진행된다.
먼저, 모드 1이 시작되기 이전에 제 1 스위치(S1) 및 제 2 스위치(S2)가 오프이고, 커플드 인덕터(20)의 1차측 전류(iprimary)는 제 2 다이오드(d2)를 통해 역방향으로 흐르고 있다. 이때, 제 2 스위치(S2)가 온(ON)되면서 모드 1이 시작된다.
모드 1 : 제 1 스위치(S1) 오프이고, 제 2 스위치(S2) 온되면, 커플드 인덕터(20)의 1차측 인덕턴스에 소스 커패시터(Cs) 전압이 걸리면서 커플드 인덕터(20) 1 차측 전류(iprimary)가 증가하기 시작한다. 상기 1차측 전류(iprimary)는 소스 커패시터(Cs)에서 나와서 제 2 스위치(S2)를 통하여 흐른다. 여기서, 상기 소스 커패시터(Cs)는 매우 큰 커패시턴스를 가지므로 거의 직류(DC) 전압원으로 동작한다.
모드 2 : 제 1 스위치(S1) 오프이고, 제 2 스위치 오프이면, 제 2 스위치(S2)가 오프되는 순간에 상기 커플드 인덕터(20)의 1 차측 전류(iprimary)는 상기 제 2 스위치(S2)를 통과할 수 없으므로, 대부분 커플드 인덕터(20)의 2차측으로 돌게 되고, 이 전류가 면광원에 충전되면서 커플드 인덕터(20)의 2차측 전압(VLamp)이 급격하게 상승하게 된다(면광원은 무 발광시 등가적으로 커패시터와 같다). 1 차측 전류(iprimary)의 약간의 전류가 제 2 커패시터(C2)로 흐르면서 제 2 커패시터(C2)의 전압을 상승시키고, 동시에 제 1 커패시터(C1) 쪽으로도 흐르면서 제 1 커패시터에 있던 전하를 방전시키면서 제 1 커패시터(C1)의 전압을 감소시킨다. 커플드 인덕 터(20)의 1차측 전압이 전압원(Vsource)과 같아지면 제 1 다이오드(d1)가 온되면서 커플드 인덕터(20) 1차측 전류(iprimary)는 전압원(Vsource)으로 흘러가고, 커플드 인덕터(20)의 1차측 전압이 전압원(Vsource)으로 고정되면서 커플드 인덕터(20) 2차측 전압(VLamp)도 고정된다. 만약, 커플드 인덕터(20)의 1차측 전압이 전압원(Vsource)과 같아지지 않으면, 커플드 인덕터(20) 1차측 전압이 전압원에 단지 가까워지면 제 1 스위치(S1)을 온시킴으로써 소프트 스위칭 없이 모드 3으로 넘어간다.
모드 3 : 제 1 다이오드(d1)가 온되어 있는 동안에, 제 1 스위치(S1)를 온(ON)시킴으로써 소프트 스위칭을 얻는다. 이후로 전류의 방향이 바뀌는데, 그때 제 1 다이오드(d1)는 오프되고 커플드 인덕터(20)의 1차측 전류(iprimary)는 제 1 스위치(S1)를 통하여 흐르게 된다. 전류의 방향이 바뀌는 첫번째 이유는 전압원(Vsource)이 소스 커패시터(Cs) 전압보다 월등히 높으므로 1차측 자화 인덕터에 역전압이 걸리게 되어 1차측 전류(iprimary)가 감소하다가 방향을 바꾸게 되고, 두번째 이유는 모드 3 동안에 면광원이 발광하게 되는데, 이때 면광원(10)이 저항처럼 전력소모를 많이 하게 되고, 따라서 전류가 부하쪽으로 유입하게 되기 때문이다.
모드 4 : 램프가 발광하는 구간이 끝나면, 제 1 스위치(S1)가 오프(OFF)된다. 제 1 스위치(S1)가 오프되는 순간에 커플드 인덕터(20) 1차측 전류(iprimary)는 제 1 스위치(S1)를 통과할 수 없으므로, 커플드 인덕터(20)를 통해서 면광원(10)에 쌓여있던 전하를 빼내면서 커플드 인덕터(20) 2차측 전압(VLamp)이 급격하게 감소하게 된다. 또한, 소량의 전류가 제 1 커패시터(C1)로 흐르면서 제 1 커패시터(C1)의 전압이 상승하게 되고, 동시에 제 2 커패시터(C2) 쪽으로도 흐르면서 제 2 커패시터(C2)에 있던 전하를 방전시키면서 제 2 커패시터(C2)의 전압이 감소한다. 이 전압이 0 근처까지 도달하면 제 2 다이오드(d2)가 켜지면서 0으로 고정되고, 커플드 인덕터(20) 1차측 전압이 소스 커패시터(Cs) 전압으로 고정되고, 커플드 인덕터(20) 1차측 전류(iprimary)는 소스 커패시터(Cs)로 환원된다. 이 전류가 제 2 다이오드(d2)로 흐르는 동안 제 2 스위치(S2)를 온 시키게 되면(소프트 스위칭), 이 후로 모드 1부터 계속 반복하게 된다.
상기와 같이 동작하는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 면광원 구동회로에 따르면, 광원의 광효율을 최적화하기 위한 구동파형을 구현할 수 있으며, 에너지 회수 회로(Energy Recovery Circuit)기능을 가지고 있으며, 전력소모를 최소화하고, 회로 제작시 부품의 간소화로 제품의 크기 및 비용감소의 효과가 있다.
상기 도 1 및 도 2의 경우 단방향 구동회로로서, 출력전압(램프전압)의 펄스가 한쪽 방향으로만 발생하였지만, 면광원의 수명연장을 위해서 출력전압(램프전압)의 펄스가 양쪽 방향으로 발생하게 할 수도 있다. 이하, 양방향 구동에 대하여 도 3 및 도 4를 참조하여 설명하기로 한다.
실시예 2
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 면광원 구동회로를 나타낸 구성도이다.
도 3을 참조하면, 액정 표시 장치의 면광원 구동회로는 2개의 커플드 인덕터(30, 40), 3개의 커패시터(Cs, C1, C2), 2개의 다이오드(d1, d2), 2개의 스위치(S1, S2) 및 전압원(Vsource)을 포함한다.
제 1 커플드 인덕터(30)는 면광원(10)의 양의 전원 단자에 연결되어 상기 면광원(10)에 양의 구동 전압을 공급한다. 즉, 제 1 커플드 인덕터(30)의 1차측 인덕터 양단에 인가된 전압은 상기 제 1 커플드 인덕터(30)의 권선비에 비례하게 2차측 인덕터 양단에 유도되어 상기 면광원(10)에 양의 구동 전압으로 인가된다.
소스 커패시터(Cs)는 상기 제 1 커플드 인덕터(30)의 1차측 인덕터의 일단과 접지 사이에 연결되며 미리 소정의 전압으로 충전되어 있다. 상기 소스 커패시터(Cs)는 매우 큰 커패시턴스를 가지고 상기 1차측 인덕터의 일단에 전압을 공급하는 전압원으로 동작한다.
제 1 커패시터(C1)는 상기 제 1 커플드 인덕터(30)의 1차측 인덕터의 타단과 전압원(Vsource) 사이에 연결되고, 소정의 전압으로 충전 또는 방전된다.
제 1 다이오드(d1)는 캐소드 전극이 상기 전압원(Vsource)에 연결되고 애노드 전극이 상기 제 1 커플드 인덕터(30)의 1차측 인덕터의 타단에 연결되어 순방향 전류는 통과시키고 역방향 전류는 차단한다.
제 1 스위치(S1)는 상기 전압원(Vsource)과 상기 제 1 커플드 인덕터(30)의 1차측 인덕터의 타단 사이에 연결되고 주기적으로 온/오프 스위칭 동작을 수행한다.
제 2 커패시터(C2)는 상기 제 1 커플드 인덕터(30)의 1차측 인덕터의 타단과 접지(Ground) 사이에 연결되고, 소정의 전압으로 충전 또는 방전된다.
제 2 다이오드(d2)는 캐소드 전극이 상기 제 1 커플드 인덕터(30)의 1차측 인덕터의 타단에 연결되고 애노드 전극이 접지(Ground)에 연결되어 순방향 전류는 통과시키고 역방향 전류는 차단한다.
제 2 스위치(S2)는 상기 제 1 커플드 인덕터(30)의 1차측 인덕터의 타단과 접지 사이에 연결되고 주기적으로 온/오프 스위칭 동작을 수행한다.
제 2 커플드 인덕터(40)는 면광원(10)의 음의 전원 단자에 연결되어 상기 면광원(10)에 음의 구동 전압을 공급한다. 즉, 제 2 커플드 인덕터(40)의 1차측 인덕터 양단에 인가된 전압은 상기 제 2 커플드 인덕터(40)의 권선비에 비례하게 2차측 인덕터 양단에 유도되어 상기 면광원(10)에 음의 구동 전압으로 인가된다. 제 2 커플드 인덕터(40)는 1차 및 2차 인덕터의 코일의 극성 표시가 반대로 되어 있어 1차측에 양의 전압이 인가되면 2차측에 음의 전압이 유도된다.
소스 커패시터(Cs')는 상기 제 2 커플드 인덕터(40)의 1차측 인덕터의 일단과 접지 사이에 연결되며 미리 소정의 전압으로 충전되어 있다. 상기 소스 커패시터(Cs')는 매우 큰 커패시턴스를 가지고 상기 1차측 인덕터의 일단에 전압을 공급하는 전압원으로 동작한다.
제 3 커패시터(C3)는 상기 제 2 커플드 인덕터(40)의 1차측 인덕터의 타단과 전압원(Vsource) 사이에 연결되고, 소정의 전압으로 충전 또는 방전된다.
제 3 다이오드(d3)는 캐소드 전극이 상기 전압원(Vsource)에 연결되고 애노드 전극이 상기 제 2 커플드 인덕터(40)의 1차측 인턱터의 타단에 연결되어 순방향 전류는 통과시키고 역방향 전류는 차단한다.
제 3 스위치(S3)는 상기 전압원(Vsource)과 상기 제 2 커플드 인덕터(40)의 1차측 인덕터의 타단 사이에 연결되고 주기적으로 온/오프 스위칭 동작을 수행한다.
제 4 커패시터(C4)는 상기 제 2 커플드 인덕터(40)의 1차측 인덕터의 타단과 접지(Ground) 사이에 연결되고, 소정의 전압으로 충전 또는 방전된다.
제 4 다이오드(d4)는 캐소드 전극이 상기 제 2 커플드 인덕터(40)의 1차측 인턱터의 타단에 연결되고 애노드 전극이 접지(Ground)에 연결되어 순방향 전류는 통과시키고 역방향 전류는 차단한다.
제 4 스위치(S4)는 상기 제 2 커플드 인덕터(40)의 1차측 인덕터의 타단과 접지 사이에 연결되고 주기적으로 온/오프 스위칭 동작을 수행한다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 면광원 구동회로의 동작에 대하여 후술할 도 4를 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 면광원 구동 회로의 동작을 나타내는 타이밍도이다.
도 4를 참조하면, 상기 양방향 면광원 구동회로는 제 1 커플드 인덕터(30)에 연결된 제 1 및 제 2 스위치(S1, S2)의 온/오프에 따라 4가지 모드가 주기적으로 순환하면서 양의 전압이 상기 면광원에 인가된다. 즉, 모드 1은 제 1 스위치(S1)가 오프(OFF)이고, 제 2 스위치(S2)는 온(ON)인 경우, 모드 2는 제 1 및 제 2 스위치(S1, S2) 모두 오프인 경우, 모드 3은 제 1 스위치(S1)는 온이고, 제 2 스위치(S2)가 오프인 경우, 모드 4는 다시 제 1 및 제 2 스위치(S1, S2) 모두 오프(OFF)인 경우이며, 모드 4 다음에는 다시 모드 1부터 진행된다.
또한, 상기 양방향 면광원 구동회로는 제 2 커플드 인덕터(40)에 연결된 제 3 및 제 4 스위치(S3, S4)의 온/오프에 따라 4가지 모드가 주기적으로 순환하면서 음의 전압이 상기 면광원에 인가된다. 즉, 모드 1'은 제 3 스위치(S3)가 오프(OFF)이고, 제 4 스위치(S4)는 온(ON)인 경우, 모드 2'는 제 3 및 제 4 스위치(S3, S4) 모두 오프인 경우, 모드 3'은 제 1 스위치(S1)는 온이고, 제 2 스위치(S2)가 오프인 경우, 모드 4'는 다시 제 3 및 제 4 스위치(S3, S4) 모두 오프(OFF)인 경우이며, 모드 4' 다음에는 다시 모드 1'부터 진행된다.
나아가, 면광원(10)의 양의 단자에 결합된 구동회로의 모드 1이 진행되는 동안 음의 단자에 결합된 구동회로의 모드 2',모드 3', 모드 4'가 진행되며, 양의 단자에 결합된 구동회로의 모드 1, 모드 2, 모드 3이 진행되는 동안 음의 단자에 결합된 구동회로의 모드 1'가 진행된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 양방향 구동은 상술한 도 2의 동작모드와 동일하게 동작한다. 단지 차이가 있다면, 면광원(10)에 인가되는 전압의 극성이 모드 3에서는 양의 전압이, 모드 3'에서는 음의 전압이 걸린다는 것이다. 따라서, 도 10에 대한 설명은 도 2를 참조하여 당업자가 용이하게 이해할 수 있기 때문에 그 설명을 생략하기로 한다. 면광원의 전극은 대칭이므로 양으로 전압이 걸리건 음으로 전압이 걸리건 똑같이 켜지게 된다. 이렇게 함으로써 면광원(10)의 수명이 길어진다.
실시예 3
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정 표시 장치의 면광원 구동회로를 나타낸 구성도이다.
도 5를 참조하면, 액정 표시 장치의 면광원 구동회로는 1차측에 탭인덕터가 결합된 커플드 인덕터(22), 3개의 커패시터(Cs, C1, C2), 2개의 다이오드(d1, d2), 2개의 스위치(S1, S2) 및 전압원(Vsource)을 포함한다.
커플드 인덕터(22)는 1차측 인덕터의 타단에 탭인덕터가 결합되어 2차측 인덕터를 형성하고, 3차측 인덕터가 면광원(10)의 전원 단자 양단이 결합되어 상기 면광원(10)에 구동 전압을 공급한다. 즉, 1차측(또는 2차측) 인덕터 양단에 인가된 전압은 상기 커플드 인덕터(22)의 1차:3차(또는 2차:3차) 권선비에 비례하게 3차측 인덕터 양단에 유도되어 상기 면광원(10)에 구동전압으로 인가된다.
소스 커패시터(Cs)는 상기 커플드 인덕터(22)의 1차측 인덕터의 일단과 접지 사이에 연결되며 미리 소정의 전압으로 충전되어 있다. 상기 소스 커패시터(Cs)는 매우 큰 커패시턴스를 가지고 상기 1차측 인덕터의 일단에 전압을 공급하는 전압원으로 동작한다.
제 1 커패시터(C1)는 상기 커플드 인덕터(22)의 1차측 인덕터의 타단과 전압원(Vsource) 사이에 연결되고, 소정의 전압으로 충전 또는 방전된다.
제 1 다이오드(d1)는 캐소드(cathode) 전극이 상기 전압원(Vsource)에 연결되고, 애노드(anode) 전극이 상기 커플드 인덕터(22)의 1차측 인턱터의 타단에 연결되어 순방향 전류는 통과시키고 역방향 전류는 차단한다.
제 1 스위치(S1)는 상기 전압원(Vsource)과 상기 커플드 인덕터(22)의 1차측 인덕터의 타단 사이에 연결되고 주기적으로 온/오프 스위칭 동작을 수행한다.
제 2 커패시터(C2)는 상기 커플드 인덕터(22)의 2차측 인덕터의 타단과 접지(Ground) 사이에 연결되고, 소정의 전압으로 충전 또는 방전된다.
제 2 다이오드(d2)는 캐소드(cathode) 전극이 상기 커플드 인덕터(22)의 2차측 인턱터의 타단에 연결되고 애노드(anode) 전극이 접지(Ground)에 연결되어 순방향 전류는 통과시키고 역방향 전류는 차단한다.
제 2 스위치(S2)는 상기 커플드 인덕터(22)의 2차측 인덕터의 타단과 접지 사이에 연결되고 주기적으로 온/오프 스위칭 동작을 수행한다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 면광원 구동회로의 동작에 대하여 후술할 도 6을 참조하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정 표시 장치의 면광원 구동 회로의 동작을 나타내는 타이밍도이다.
도 6을 참조하면, 상기 면광원 구동회로는 상술한 도 2와 같이 제 1 및 제 2 스위치(S1, S2)의 온/오프에 따라 4가지 모드가 주기적으로 순환하면서 구동된다. 즉, 모드 1은 제 1 스위치(S1)가 오프(OFF)이고, 제 2 스위치(S2)는 온(ON)인 경우, 모드 2는 제 1 및 제 2 스위치(S1, S2) 모두 오프인 경우, 모드 3은 제 1 스위 치(S1)는 온이고, 제 2 스위치(S2)가 오프인 경우, 모드 4는 다시 제 1 및 제 2 스위치(S1, S2) 모두 오프(OFF)인 경우이며, 모드 4 다음에는 다시 모드 1부터 진행된다.
먼저, 모드 1이 시작되기 이전에 제 1 스위치(S1) 및 제 2 스위치(S2)가 오프이고, 커플드 인덕터(22)의 2차측 전류(isecondary)는 제 2 다이오드(d2)를 통해 역방향으로 흐르고 있다. 이때, 제 2 스위치(S2)가 온(ON)되면서 모드 1이 시작된다.
모드 1 : 제 1 스위치(S1) 오프(OFF)이고, 제 2 스위치(S2) 온(ON)되면, 커플드 인덕터(22)의 1, 2차 인덕턴스에 소스 커패시터(Cs) 전압이 걸리면서 커플드 인덕터(22) 2 차측 전류(isecondary)가 증가하기 시작한다. 상기 2차측 전류(isecondary)는 소스 커패시터(Cs)에서 나와서 제 2 스위치(S2)를 통하여 흐른다. 이때, 1차측 전류(iprimary)는 흐르지 않게 되며, 상기 2차 전류(isecondary)는 1차 전류에서 턴수비 만큼 감소되어 흐르게 된다. 여기서, 상기 소스 커패시터(Cs)는 매우 큰 커패시턴스를 가지므로 거의 직류(DC) 전압원으로 동작한다.
모드 2 : 제 1 스위치(S1) 오프이고, 제 2 스위치 오프이면, 제 2 스위치(S2)가 오프되는 순간에 상기 커플드 인덕터(22)의 2 차측 전류(isecondary)는 상기 제 2 스위치(S2)를 통과할 수 없으므로, 2차 전류(isecondary)가 멈추게 되고(엄밀히 말하면, 미량의 전류가 제 2 커패시터(C2)로 흐르면서 제 2 커패시터(C2)의 전압을 상승시키고 2차측 전류(isecondary)는 멈추게 된다), 이 전류는 대부분이 커플드 인덕 터(22)를 통하여 면광원(10)에 충전되면서 3차측 전압(VLamp)이 급격하게 상승하게 된다(면광원(10)은 무 발광시 등가적으로 커패시터와 같다). 커플드 인덕터(22)의 1차측 전압이 전압원(Vsource)과 같아지면 제 1 다이오드(d1)가 온되면서 커플드 인덕터(22) 1차측 전류(iprimary)는 전압원(Vsource)으로 흘러가고, 커플드 인덕터(22)의 1차측 전압이 전압원(Vsource)로 고정되면서 커플드 인덕터(22) 3차측 전압(VLamp)도 고정된다. 이때, 2차와 1차의 턴수가 다르므로 제 1 스위치(S1)을 통하여 2차 전류에서 턴비(1차:2차)만큼 감소되어 1차 전류가 흐르게 된다.
모드 3 : 제 1 다이오드(d1)가 온되어 있는 동안에, 제 1 스위치(S1)를 온(ON)시킴으로써 소프트 스위칭을 얻는다. 이때 흐르는 1차 전류(iprimary)는 3차 전류에서 턴수비만큼 증폭된 전류가 흐르게 된다. 또한, 1차 전류(iprimary)의 방향이 바뀌는데, 그때 제 1 다이오드(d1)는 오프되고 커플드 인덕터(22)의 1차측 전류(iprimary)는 제 1 스위치(S1)을 통하여 흐르게 된다.
모드 4 : 램프가 발광하는 구간이 끝나면, 제 1 스위치(S1)가 오프(OFF)된다. 제 1 스위치(S1)가 오프되는 순간에 커플드 인덕터 1차측 전류(iprimary)는 제 1 스위치(S1)를 통과할 수 없으므로, 1차 전류가 멈추게 되고(엄밀히 말하면, 미량의 전류가 제 1 커패시터(C1)로 흐르면서 제 1 커패시터(C1)의 전압을 상승시키고 1차측 전류는 멈추게 된다), 이 전류는 대부분이 내부적인 커플드 인덕터(22)로 돌게 되고, 이 전류가 면광원(10)을 방전시키면서 커플드 인덕터(22)의 3차측 전압(VLamp) 이 급격하게 감소하게 된다. 2차측 전압이 0 근처까지 도달하면 제 2 다이오드(d2)가 켜지면서 0으로 고정되고, 커플드 인덕터(22) 2차측 전압이 소스 커패시터(Cs) 전압으로 고정되고, 커플드 인덕터(22) 2차측 전류(isecondary)는 소스 커패시터(Cs)로 환원된다. 이 전류가 제 2 다이오드(d2)로 흐르는 동안 제 2 스위치(S2)를 온 시키게 되면(소프트 스위칭), 이 후로 모드 1부터 계속 반복하게 된다.
본 발명의 제 3 실시예에 따른 면광원 구동회로는 인덕턴스를 증가시켜 제 2 스위치(S2)에 흐르는 전류를 줄임으로써, 스위치의 도통손실을 감소시킬 수 있다는 장점이 있다.
실시예 4
도 7은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 액정 표시 장치의 면광원 구동회로를 나타낸 구성도이다.
도 7을 참조하면, 액정 표시 장치의 면광원 구동회로는 1차측에 탭인덕터가 결합된 커플드 인덕터(24), 3개의 커패시터(Cs, C1, C2), 2개의 다이오드(d1, d2), 2개의 스위치(S1, S2) 및 전압원(Vsource)을 포함한다.
커플드 인덕터(24)는 1차측 인덕터의 타단에 탭인덕터가 결합되어 2차측 인덕터를 형성하고, 3차측 인덕터가 면광원(10)의 전원 단자 양단이 결합되어 상기 면광원(10)에 구동 전압을 공급한다. 즉, 1차측(또는 2차측) 인덕터 양단에 인가된 전압은 상기 커플드 인덕터(24)의 1차:3차(또는 2차:3차) 권선비에 비례하게 3차측 인덕터 양단에 유도되어 상기 면광원(10)에 구동전압으로 인가된다.
소스 커패시터(Cs)는 상기 커플드 인덕터(24)의 1차측 인덕터의 일단과 접지 사이에 연결되며 미리 소정의 전압으로 충전되어 있다. 상기 소스 커패시터(Cs)는 매우 큰 커패시턴스를 가지고 상기 1차측 인덕터의 일단에 전압을 공급하는 전압원으로 동작한다.
제 1 커패시터(C1)는 상기 커플드 인덕터(24)의 2차측 인덕터의 타단과 전압원(Vsource) 사이에 연결되고, 소정의 전압으로 충전 또는 방전된다.
제 1 다이오드(d1)는 캐소드(cathode) 전극이 상기 전압원(Vsource)에 연결되고, 애노드(anode) 전극이 상기 커플드 인덕터(24)의 2차측 인턱터의 타단에 연결되어 순방향 전류는 통과시키고 역방향 전류는 차단한다.
제 1 스위치(S1)는 상기 전압원(Vsource)과 상기 커플드 인덕터(24)의 2차측 인덕터의 타단 사이에 연결되고 주기적으로 온/오프 스위칭 동작을 수행한다.
제 2 커패시터(C2)는 상기 커플드 인덕터(24)의 1차측 인덕터의 타단과 접지(Ground) 사이에 연결되고, 소정의 전압으로 충전 또는 방전된다.
제 2 다이오드(d2)는 캐소드(cathode) 전극이 상기 커플드 인덕터(24)의 1차측 인턱터의 타단에 연결되고, 애노드(anode) 전극이 접지(Ground)에 연결되어 순방향 전류는 통과시키고 역방향 전류는 차단한다.
제 2 스위치(S2)는 상기 커플드 인덕터(24)의 1차측 인덕터의 타단과 접지 사이에 연결되고 주기적으로 온/오프 스위칭 동작을 수행한다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 면광원 구동 회로의 동작에 대하여 후술할 도 8을 참조하여 설명한다.
도 8은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 액정 표시 장치의 면광원 구동 회로의 동작을 나타내는 타이밍도이다.
도 8을 참조하면, 상기 면광원 구동회로는 상술한 도 2 및 도 4와 같이 제 1 및 제 2 스위치(S1, S2)의 온/오프에 따라 4가지 모드가 주기적으로 순환하면서 구동된다. 즉, 모드 1은 제 1 스위치(S1)가 오프(OFF)이고, 제 2 스위치(S2)는 온(ON)인 경우, 모드 2는 제 1 및 제 2 스위치(S1, S2) 모두 오프인 경우, 모드 3은 제 1 스위치(S1)는 온이고, 제 2 스위치(S2)가 오프인 경우, 모드 4는 다시 제 1 및 제 2 스위치(S1, S2) 모두 오프(OFF)인 경우이며, 모드 4 다음에는 다시 모드 1부터 진행된다.
먼저, 모드 1이 시작되기 이전에 제 1 스위치(S1) 및 제 2 스위치(S2)가 오프이고, 커플드 인덕터(24)의 1차측 전류(iprimary)는 제 2 다이오드(d2)를 통해 역방향으로 흐르고 있다. 이때, 제 2 스위치(S2)가 온(ON)되면서 모드 1이 시작된다.
모드 1 : 제 1 스위치(S1) 오프(OFF)이고, 제 2 스위치(S2) 온(ON)되면, 커플드 인덕터(24)의 1차 인덕턴스에 소스 커패시터(Cs) 전압이 걸리면서 커플드 인덕터(24) 1 차측 전류(iprimary)가 증가하기 시작한다. 상기 1차 전류(iprimary)는 소스 커패시터(Cs)에서 나와서 제 2 스위치(S2)를 통하여 흐른다. 이때, 2차측 전류(isecondary)는 흐르지 않게 되며, 상기 1차 전류(iprimary)는 2차 전류에서 턴수비 만큼 증폭되어 흐르게 된다. 여기서, 상기 소스 커패시터(Cs)는 매우 큰 커패시턴스 를 가지므로 거의 직류(DC) 전압원으로 동작한다.
모드 2 : 제 1 스위치(S1) 오프이고, 제 2 스위치 오프이면, 제 2 스위치(S2)가 오프되는 순간에 상기 커플드 인덕터(24)의 1 차측 전류(iprimary)는 상기 제 2 스위치(S2)를 통과할 수 없으므로, 1차 전류가 멈추게 되고(엄밀히 말하면, 미량의 전류가 제 2 커패시터(C2)로 흐르면서 제 2 커패시터(C2)의 전압을 상승시키고 1차측 전류(iprimary)는 멈추게 된다), 이 전류는 대부분이 커플드 인덕터(24)로 돌게 되고, 이 전류가 면광원(10)에 충전되면서 3차측 전압(VLamp)이 급격하게 상승하게 된다(면광원(10)은 무 발광시 등가적으로 커패시터와 같다). 커플드 인덕터(24)의 2차측 전압이 전압원(Vsource)과 같아지면 제 1 다이오드(d1)가 온되면서 커플드 인덕터(24) 2차측 전류(isecondary)는 전압원(Vsource)으로 흘러가고, 커플드 인덕터(24)의 2차측 전압이 전압원(Vsource)로 고정되면서 커플드 인덕터(24) 3차측 전압(VLamp)도 고정된다. 이때, 2차와 1차의 턴수가 다르므로 제 1 스위치(S1)를 통하여 1차 전류에서 턴비(2차:1차)만큼 증폭되어 2차 전류가 흐르게 된다. 만약, 커플드 인덕터(24)의 2차측 전압이 전압원(Vsource)과 같아지지 않는 경우, 1차측 전압이 전압원(Vsource)에 단지 가까워지면 제 1 스위치(S1)를 온 시킴으로써 소프트 스위칭 없이 모드 3으로 넘어간다.
모드 3 : 제 1 다이오드(d1)가 온되어 있는 동안에, 제 1 스위치(S1)를 온(ON)시킴으로써 소프트 스위칭을 얻는다. 이때 흐르는 2차 전류(isecondary)는 1차 전류(iprimary)에서 턴수비만큼 증폭된 전류가 흐르게 된다. 또한, 2차 전류(isecondary)의 방향이 바뀌는데, 그때 제 1 다이오드(d1)는 오프되고 커플드 인덕터(24)의 2차측 전류(isecondary)는 제 1 스위치(S1)를 통하여 흐르게 된다.
모드 4 : 램프가 발광하는 구간이 끝나면, 제 1 스위치(S1)가 오프(OFF)된다. 제 1 스위치(S1)가 오프되는 순간에 커플드 인덕터 2차측 전류(isecondary)는 제 1 스위치(S1)를 통과할 수 없으므로, 이 전류는 대부분이 내부적인 커플드 인덕터(24)로 돌게 되고, 이 전류가 면광원(10)을 방전시키면서 커플드 인덕터(24)의 3차측 전압(VLamp)이 급격하게 감소하게 된다(면광원은 무 발광시 등가적으로 커패시터와 같다). 커플드 인덕터(24)의 1차측 전압이 0 근처까지 도달하면 제 2 다이오드(d2)가 켜지면서 0으로 고정되고, 커플드 인덕터(24) 1차측 전압이 소스 커패시터(Cs) 전압으로 고정되고, 커플드 인덕터(24) 1차측 전류(iprimary)는 소스 커패시터(Cs)로 환원된다. 이 전류가 제 2 다이오드(d2)로 흐르는 동안 제 2 스위치(S2)를 온 시키게 되면(소프트 스위칭), 이 후로 모드 1부터 계속 반복하게 된다.
실시예 5
도 9는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 액정 표시 장치의 면광원 구동회로를 나타낸 구성도이다.
도 9를 참조하면, 액정 표시 장치의 면광원 구동회로는 3개의 인덕터가 상호 유도결합되는 3차 커플드 인덕터(26), 3개의 커패시터(Cs, C1, C2), 2개의 다이오드(d1, d2), 2개의 스위치(S1, S2) 및 전압원(Vsource)을 포함한다.
3개의 인덕터가 유도되는 3차 커플드 인덕터(26)는 3차측 인덕터가 면광원(10)의 전원 단자 양단이 결합되어 상기 면광원(10)에 구동 전압을 공급한다. 즉, 1차측(또는 2차측) 인덕터 양단에 인가된 전압은 상기 커플드 인덕터(26)의 1차:3차(또는 2차:3차) 권선비에 비례하게 3차측 인덕터 양단에 유도되어 상기 면광원(10)에 구동전압으로 인가된다. 상기 커플드 인덕터(26)의 2차측 인덕터의 타단과 접지 사이에 전압원(Vsource)이 연결되어 있다.
소스 커패시터(Cs)는 상기 커플드 인덕터(26)의 1차측 인덕터의 일단과 접지 사이에 연결되며 미리 소정의 전압으로 충전되어 있다. 상기 소스 커패시터(Cs)는 매우 큰 커패시턴스를 가지고 상기 1차측 인덕터의 일단에 전압을 공급하는 전압원으로 동작한다.
제 1 커패시터(C1)는 상기 커플드 인덕터(26)의 2차측 인덕터의 일단과 접지 사이에 연결되고, 소정의 전압으로 충전 또는 방전된다.
제 1 다이오드(d1)는 캐소드(cathode) 전극이 접지(Ground)에 연결되고, 애노드(anode) 전극이 상기 커플드 인덕터(26)의 2차측 인턱터의 일단에 연결되어 순방향 전류는 통과시키고 역방향 전류는 차단한다.
*제 1 스위치(S1)는 상기 커플드 인덕터(26)의 2차측 인덕터의 일단과 접지 사이에 연결되고 주기적으로 온/오프 스위칭 동작을 수행한다.
제 2 커패시터(C2)는 상기 커플드 인덕터(26)의 1차측 인덕터의 타단과 접지(Ground) 사이에 연결되고, 소정의 전압으로 충전 또는 방전된다.
제 2 다이오드(d2)는 캐소드(cathode) 전극이 상기 커플드 인덕터(26)의 1차측 인턱터의 타단에 연결되고, 애노드(anode) 전극이 접지(Ground)에 연결되어 순방향 전류는 통과시키고 역방향 전류는 차단한다.
제 2 스위치(S2)는 상기 커플드 인덕터(26)의 1차측 인덕터의 타단과 접지 사이에 연결되고 주기적으로 온/오프 스위칭 동작을 수행한다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 면광원 구동회로의 동작에 대하여 후술할 도 10을 참조하여 설명한다.
도 10은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 액정 표시 장치의 면광원 구동 회로의 동작을 나타내는 타이밍도이다.
도 10을 참조하면, 상기 면광원 구동회로는 상술한 도 2, 도 4 및 도 6과 같이 제 1 및 제 2 스위치(S1, S2)의 온/오프에 따라 4가지 모드가 주기적으로 순환하면서 구동된다. 즉, 모드 1은 제 1 스위치(S1)가 오프(OFF)이고, 제 2 스위치(S2)는 온(ON)인 경우, 모드 2는 제 1 및 제 2 스위치(S1, S2) 모두 오프인 경우, 모드 3은 제 1 스위치(S1)는 온이고, 제 2 스위치(S2)가 오프인 경우, 모드 4는 다시 제 1 및 제 2 스위치(S1, S2) 모두 오프(OFF)인 경우이며, 모드 4 다음에는 다시 모드 1부터 진행된다.
먼저, 모드 1이 시작되기 이전에 제 1 스위치(S1) 및 제 2 스위치(S2)가 오 프이고, 커플드 인덕터의 1차측 전류(iprimary)는 제 2 다이오드(d2)를 통해 역방향으로 흐르고 있다. 이때, 제 2 스위치(S2)가 온(ON)되면서 모드 1이 시작된다.
모드 1 : 제 1 스위치(S1) 오프(OFF)이고, 제 2 스위치(S2) 온(ON)되면, 커플드 인덕터(26)의 1차 인덕터에 소스 커패시터(Cs) 전압이 걸리면서 커플드 인덕터(26) 1 차측 전류(iprimary)가 증가하기 시작한다. 상기 1차 전류(iprimary)는 소스 커패시터(Cs)에서 나와서 제 2 스위치(S2)를 통하여 흐른다. 이때, 2차측 전류(isecondary)는 흐르지 않게 되며, 상기 1차 전류(iprimary)는 2차 전류에서 턴수비 만큼 감소되어 흐르게 된다. 여기서, 상기 소스 커패시터(Cs)는 매우 큰 커패시턴스를 가지므로 거의 직류(DC) 전압원으로 동작한다.
모드 2 : 제 1 스위치(S1) 오프이고, 제 2 스위치 오프이면, 제 2 스위치(S2)가 오프되는 순간에 상기 커플드 인덕터(26)의 1 차측 전류(iprimary)는 상기 제 2 스위치(S2)를 통과할 수 없으므로, 1차 전류가 멈추게 되고(엄밀히 말하면, 미량의 전류가 제 2 커패시터(C2)로 흐르면서 제 2 커패시터(C2)의 전압을 상승시키고 1차측 전류(iprimary)는 멈추게 된다), 이 전류는 대부분이 내부적인 커플드 인덕터(26)로 돌게 되고, 이 전류가 면광원(10)에 충전되면서 3차측 전압(VLamp)이 급격하게 상승하게 된다(면광원(10)은 무 발광시 등가적으로 커패시터와 같다). 커플드 인덕터(26)의 2차측 전압이 전압원(Vsource)과 같아지면 제 1 다이오드(d1)가 온되면서 커플드 인덕터(26) 2차측 전류(isecondary)는 전압원(Vsource)으로 흘러가고, 커플드 인덕터(26)의 2차측 전압이 전압원(Vsource)로 고정되면서 커플드 인덕터(26) 3차측 전압(VLamp)도 고정된다. 이때, 2차와 1차의 턴수가 다르므로 제 1 스위치(S1)를 통하여 1차 전류에서 턴비(2차:1차)만큼 증폭되어 2차 전류가 흐르게 된다. 만약, 커플드 인덕터(26)의 2차측 전압이 전압원(Vsource)과 같아지지 않는 경우, 1차측 전압이 전압원(Vsource)에 단지 가까워지면 제 1 스위치(S1)를 온 시킴으로써 소프트 스위칭 없이 모드 3으로 넘어간다.
모드 3 : 제 1 다이오드(d1)가 온되어 있는 동안에, 제 1 스위치(S1)를 온(ON)시킴으로써 소프트 스위칭을 얻는다. 이때 흐르는 2차 전류(isecondary)는 1차 전류(iprimary)에서 턴수비만큼 증폭된 전류가 흐르게 된다. 또한, 2차 전류(isecondary)의 방향이 바뀌는데, 그때 제 1 다이오드(d1)는 오프되고 커플드 인덕터(26)의 2차측 전류(isecondary)는 제 1 스위치(S1)를 통하여 흐르게 된다.
모드 4 : 램프가 발광하는 구간이 끝나면, 제 1 스위치(S1)가 오프(OFF)된다. 제 1 스위치(S1)가 오프되는 순간에 커플드 인덕터(26) 2차측 전류(isecondary)는 제 1 스위치(S1)를 통과할 수 없으므로, 이 전류는 대부분이 내부적인 커플드 인덕터(26)로 돌게 되고, 이 전류가 면광원(10)을 방전시키면서 커플드 인덕터(26)의 3차측 전압(VLamp)이 급격하게 감소하게 된다(면광원은 무 발광시 등가적으로 커패시터와 같다). 커플드 인덕터(26)의 1차측 전압이 0 근처까지 도달하면 제 2 다이오드(d2)가 켜지면서 0으로 고정되고, 커플드 인덕터(26) 1차측 전압이 소스 커패시 터(Cs) 전압으로 고정되고, 커플드 인덕터(26) 1차측 전류(iprimary)는 소스 커패시터(Cs)로 환원된다. 이 전류가 제 2 다이오드(d2)로 흐르는 동안 제 2 스위치(S2)를 온 시키게 되면(소프트 스위칭), 이 후로 모드 1부터 계속 반복하게 된다.
본 발명의 제 5 실시예에 따른 면광원 구동회로는 제 1 스위치(S1)를 접지(Ground)를 기준으로 구동시킬 수 있다는 장점이 있다.
실시예 6
도 11은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 액정 표시 장치의 면광원 구동회로를 나타낸 구성도이다.
도 11의 면광원 구동회로는 도 1의 면광원 구동회로에 부스트 업(Boost-up) 회로(50)를 더 추가한 회로이다. 즉, 부스트 업 회로(50)는 소스 커패시터(Cs)의 양단에 직렬로 연결된 제 2 전압원(Vsource2)과 다이오드로 구성된다.
상기 제 2 전압원(Vsource2)을 더 추가한 이유는 커플드 인덕터(20)의 턴비가 커지는 경우 회생 에너지 손실이 발생하여 제 1 스위치(S1)의 소프트 스위칭이 실패할 경우를 대비하여 도 11과 같이 손실분을 보충하는 추가적인 전압원(Vsource2)을 적용하여 소프트 스위칭을 달성할 수 있기 때문이다.
도 11의 회로 동작은 도 1의 회로동작과 동일하기 때문에 자세한 설명은 생략하기로 한다. 또한, 도 11은 도 1의 회로에 부스트 업 회로(50)를 추가한 것이지 만, 다른 면광원 구동회로(도 3, 도 5, 도 7, 도 9) 모두에 적용가능하며, 그 도면 및 설명은 생략하여도 본 발명의 기술분야의 당업자는 용이하게 이해할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 면광원 구동회로를 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 면광원 구동 회로의 동작을 나타내는 타이밍도이다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 면광원 구동회로를 나타낸 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 면광원 구동 회로의 동작을 나타내는 타이밍도이다.
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정 표시 장치의 면광원 구동회로를 나타낸 구성도이다.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정 표시 장치의 면광원 구동 회로의 동작을 나타내는 타이밍도이다.
도 7은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 액정 표시 장치의 면광원 구동회로를 나타낸 구성도이다.
도 8은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 액정 표시 장치의 면광원 구동 회로의 동작을 나타내는 타이밍도이다.
도 9는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 액정 표시 장치의 면광원 구동회로를 나타낸 구성도이다.
도 10은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 액정 표시 장치의 면광원 구동 회로 의 동작을 나타내는 타이밍도이다.
도 11은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 액정 표시 장치의 면광원 구동회로를 나타낸 구성도이다.

Claims (2)

  1. 액정 표시 장치의 면광원을 발광시키기 위한 구동회로에 있어서,
    2차측 인덕터가 상기 면광원의 양단자에 결합되며, 소스 커패시터에 의해 인가된 전압을 이용하여 1차측 인덕터에 에너지를 저장하고, 저장된 에너지를 이용하여 상기 면광원에 구동 전압을 공급하는 커플드 인덕터;
    상기 커플드 인덕터의 1차측 인덕터의 일단과 접지 사이에 연결되고, 소정의 전압을 저장하는 상기 소스 커패시터;
    상기 커플드 인덕터의 1차측 인덕터의 타단과 전압원(Vsource) 사이에 연결되고, 소정의 전압으로 충전 또는 방전되는 제 1 커패시터;
    캐소드 전극이 상기 전압원에 연결되고 애노드 전극이 상기 커플드 인덕터의 1차측 인덕터의 타단에 연결되는 제 1 다이오드;
    상기 전압원과 상기 커플드 인덕터의 1차측 인덕터의 타단 사이에 연결되어 온/오프 스위칭 동작을 수행하는 제 1 스위치;
    상기 커플드 인덕터의 1차측 인덕터의 타단과 접지 사이에 연결되고, 소정의 전압을 충전 또는 방전하는 제 2 커패시터;
    캐소드 전극이 상기 커플드 인덕터의 1차측 인덕터의 타단에 연결되고 애노드 전극이 상기 접지에 연결되는 제 2 다이오드; 및
    상기 커플드 인덕터의 1차측 인덕터의 타단과 접지 사이에 연결되어, 상기 커플드 인덕터의 1차측 인덕터에 흐르는 전류가 선형적으로 증가 또는 감소하도록 온/오프 스위칭 동작을 수행하는 제 2 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 면광원 구동회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 면광원 구동회로는 상기 제 1 및 제 2 스위치의 온/오프 상태에 따라 4가지 구동 모드가 순차적으로 반복하여 동작하며,
    상기 4가지 구동 모드는
    제 1 스위치가 오프(OFF)이고, 제 2 스위치가 온(ON)인 제 1 구동모드,
    제 1 스위치가 오프(OFF)이고, 제 2 스위치가 오프(OFF)인 제 2 구동모드,
    제 1 스위치가 온(ON)이고, 제 2 스위치가 오프(OFF)인 제 3 구동모드, 및
    제 1 스위치가 오프(OFF)이고, 제 2 스위치가 오프(OFF)인 제 4 구동모드이며,
    상기 제 1 구동모드에서 상기 커플드 인덕터에 에너지가 저장되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 면광원 구동회로.
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