KR101228922B1 - 엘이디 휘도 보상용 신호 연산 증폭 회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엘이디 휘도 보상용 신호 연산 증폭회로에 관한 것이다.

본 발명은 엘이디를 채용한 LCD용 백라이트 유닛에서, 안정된 휘도 및 높은 효율로 엘이디를 발광하기 위한 엘이디 드라이버에 구성되어, 엘이디의 온도를 측정하여 출력하기 위한 온도센서와; 상기 온도센서로부터 출력된 온도에 따른 신호를 소정의 레벨로 증폭하여 정확한 디지털 레벨 신호를 출력하기 위한 레일-투-레일 연산 증폭기와; 상기 레일-투-레일 연산 증폭기로부터 출력된 증폭 신호를 입력받아, 엘이디 온도 상승에 따라 엘이디의 휘도가 떨어지는 것을 방지하고자 소정의 신호 보상을 실시하여, 그에 따른 보상 신호를 후단에 연결된 LCD 패널 시스템에 전송하기 위한 마이크로 컨트롤러를 구비한다.

온도센서, 증폭기, 휘도보상, 백라이트유닛, 색재현성

Description

엘이디 휘도 보상용 신호 연산 증폭 회로{Signal operational amplification circuit for LED luminance compensation}

도1은 종래 기술에 의한 엘이디 휘도 보상용 온도 센서에서 센서 출력과 온도의 관계를 도시하는 그래프.

도2는 본 발명에 의한 엘이디 휘도 보상용 신호 연산 증폭회로를 구비한 엘이디 드라이버 기판의 전체구성을 도시하는 개략 블록도.

도3은 본 발명에 의한 엘이디 휘도 보상용 신호 연산 증폭회로의 구성을 도시하는 상세 회로도.

도4는 본 발명에 의한 엘이디 휘도 보상용 신호 연산 증폭회로를 채용했을 경우 센서 출력과 온도의 관계를 도시하는 그래프.

도5는 본 발명에 의한 엘이디 휘도 보상용 신호 연산 증폭회로에 종래 기술에 의한 일반적인 증폭기를 채용했을 경우와, 본 발명에 의한 레일-투-레일 연산 증폭기를 채용했을 경우에 따른 센서 출력과 온도의 관계를 도시하는 또 다른 그래프.

< 도면의 주요 부호에 대한 설명 >

10: 온도센서

20: 레일-투-레일 연산 증폭기(rail-to-rail operational amplifier)

30: 마이크로 컨트롤러

40: 시스템

본 발명은 LCD 패널용 엘이디 휘도 보상용 신호 증폭회로에 관한 것이다.

최근 LCD 패널의 백라이트 유닛의 광원용으로 전력효율이 높고, 광원제어가 용이한 엘이디를 주로 사용하고 있다.

백라이트 유닛용 광원으로 사용되는 RED(R), Green(G), Blue(B)의 엘이디 색(color)을 제어하는 기술이 개발되고 있다. 엘이디 드라이버의 백라이트용 광원으로 사용되는 엘이디의 배치 방법은 모듈(module), 블록(block) 또는 바(bar)별로 엘이디를 배열하여 고정한다. 최근 TFT LCD용 엘이디는 친환경적이고 색 재현율이 높은 방향으로 기술이 더욱 발전되고 있으며, 시장에서는 이러한 엘이디를 요구하고 있다. 엘이디는 고휘도와 폭 넓은 색 재현성 등의 많은 장점을 가지고 있다.

하지만, 엘이디는 백라이트 유닛(Back Light Unit)용으로 부적합한 점들이 있다. 상기 부적함 중 하나가 온도에 따른 문제이다. 즉, 엘이디는 발광하면서 냉음극형광램프(CCFL) 보다 높은 온도를 발산한다. 상기와 같은 높은 온도로 인하여 엘이디의 휘도가 낮아지는 문제점이 있다. 따라서, 보다 선명한 엘이디 색상을 구현할 수 없는 문제가 있다.

상기와 같은 문제를 해결하고자, 온도 센서를 통하여 엘이디 온도를 측정하여 측정된 온도에 따른 전압을 마이크로 컨트롤러에 입력한다. 온도의 증가에 따라 낮아진 엘이디 휘도에 대하여, 마이크로 컨트롤러는 엘이디 드라이버에 엘이디의 전류를 조정하는 신호를 입력한다. 이에 따라 엘이디로 입력되는 전류는 증가함으로써 휘도가 조정된다.

도1은 종래 기술에 의한 엘이디 휘도 보상용 온도 센서에서 센서 출력과 온도의 관계를 도시하는 그래프이다.

종래의 온도 센서는 입력단을 통하여 4V 내지 20V의 전압이 입력되고, 출력단을 통하여 온도 1도에 대하여 0mV 내지 10.0mV의 전압이 출력되어, LCD 패널의 전체 시스템(미도시)으로 입력된다.

상기와 같은 종래의 구성에 있어서, 온도가 1도 변할 때 출력 전압은 10mV가 변하도록 구성되기 때문에, 온도는 0~100도 범위에서 변하게 된다. 그리고, 그에 따른 온도 센서의 출력 전압은 0~1V의 범위로 변하게 된다.

도1에 도시된 바와 같이, 온도가 100도 일 때, 센서 출력은 1V가 된다. 상기와 같은 낮은 출력의 전원으로는 정전류 구동되는 마이크로 컨트롤러에서 엘이디 드라이버를 정상적으로 구동 못하는 관계로 엘이디의 출력의 출력 휘도가 현저히 떨어지는 문제가 있다.

상기와 같은 문제점을 극복하고자, 엘이디 휘도 보상회로 구성에서 일반적인 증폭기를 연결하여 낮은 출력의 전원을 증폭하여 내부 회로에서 필요로 하는 소정의 높이의 전원을 출력하고자 하였으나, 원하는 높이의 출력을 증폭할 수 없었다.

이와 같은 문제점들로 인하여, 엘이디는 고휘도성과 폭 넓은 색재현성을 가지고 있음에도 불구하고, 실제 적용에 있어 많은 어려움이 있어 왔다.

본 발명은 온도센서부에서 검출된 신호를 소정의 크기로 증폭하여 마이크로 컨트롤러에 입력시킴으로써 LCD 패널의 엘이디 휘도를 효과적으로 보상할 수 있는 엘이디 휘도 보상용 신호 연산 증폭 회로를 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 엘이디를 채용한 LCD용 백라이트 유닛에서, 엘이디의 온도를 측정하여 출력하기 위한 온도센서와; 상기 온도센서로부터 출력된 온도에 따른 신호를 소정의 레벨로 증폭하여 정확한 디지털 레벨 신호를 출력하기 위한 레일-투-레일 연산 증폭기와; 상기 레일-투-레일 연산 증폭기로부터 출력된 증폭 신호를 입력받아 소정의 신호 보상을 실시하여 엘이디 온도 상승에 따라 엘이디의 휘도가 떨어지는 것을 방지하는 마이크로 컨트롤러를 포함한다.

이하, 첨부된 도면에 근거하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도2는 본 발명에 의한 엘이디 휘도 보상용 신호 연산 증폭회로를 구비한 엘 이디 드라이버 기판의 전체구성을 도시하는 블록도이다.

이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 엘이디 휘도 보상용 신호 증폭 회로는 온도센서(10)와, 상기 온도센서(10)와 연결되는 본 발명에 의한 레일-투-레일 연산 증폭기(20)와, 상기 레일-투-레일 연산 증폭기(20)와 연결된 마이크로 컨트롤러(30)와, 상기 마이크로 컨트롤러(30)와 연결된 시스템(40)으로 구성된다. 상기의 구성에서 온도센서(10)는 일반적인 온도센서로 구성되며, 그리고 바람직하게는 상기 본 발명에 의한 레일-투-레일 연산 증폭기(20)는 상기 온도센서(10)로부터 출력되는 온도 검출에 따라 소정의 선명도에 해당하는 신호를 출력할 수 있도록 구성된다.

그리고, 도3은 본 발명에 의한 엘이디 휘도 보상용 신호 연산 증폭회로에서 레일-투-레일 연산 증폭기(20)의 구성을 도시하는 회로도이다. 도3의 레일-투-레일 연산 증폭기(20)의 내부 작용을 설명하면 다음과 같다. 가장 일반적으로 사용되는 연산 증폭기(Op-amp)의 입력되는 전원과 비교하여 2~3V의 전압 드롭이 일어나지만 레일-투-레일 연산 증폭기는 입력이 1이면 출력이 1이 나오는 즉, 내부의 전압 손실(voltage loss) 없이 그대로 증폭시켜주는 특징을 갖는다. 이에 도시된 바와 같이, 상기 레일-투-레일 연산 증폭기(20)는 출력단자(21b)와 제1 입력단자(21C) 사이에는 저항(R1)이 연결되며, 제2 입력단자(21e)는 온도센서(10)와 연결되며, 전원전압(VCC)과 제1 입력단자(21c) 사이에는 저항(R2)이 연결되어 있다. 이에 따라, 레일-투-레일 연산 증폭기(20)는 제1 입력단자(21c)로 입력전압(Vcc)을 입력받고, 제2 입력단자(21e)로 온도센서의 측정온도를 입력받아 소정레벨로 증폭하여 출력단자(21b)로 출력 전압을 출력하되, 온도센서의 온도가 1도씨 변할 때, 레일-투-레일 연산 증폭기(20)의 출력 전압이 최소 5V 이상이 출력될 수 있다.

상기와 같은 구성을 갖는 레일-투-레일 연산 증폭기(20)에서,

Gain = (1+(R2/R1)) = 4.9이며,

이에 따른 출력 온도 TH_Out = Temp_Sensor * Gain

이에 Gain 값을 대입하면,

TH_Out = Temp_Sensor * 4.9가 된다.

즉, 본 발명에 의한 레일-투-레일 연산 증폭기(20)의 작동 결과가 도4에 도시되어 있다.

이에 도시된 바와 같기, 종래에는 온도센서(10)에서 1도가 변함에 따라, 출력 전압은 1V가 변하였으나, 본 발명에 의한 레일-투-레일 연산 증폭기(20)를 구성한 상태에서는 그 출력전압이 약 3.9배인 5V를 얻게 된다.

그리고, 도5는 본 발명에 의한 엘이디 휘도 보상용 신호 연산 증폭회로에 일반적인 연산 증폭기를 채용했을 경우와, 레일-투-레일 연산 증폭기를 채용했을 경우에 따른 센서 출력과 온도의 관계를 도시하는 또 다른 그래프이다.

이에 도시된 바와 같이, 일반적인 연산 증폭기를 채용했을 경우는 온도가 100도씨 일 때, 출력전압은 3.9.V였으며, 그리고 레일-투-레일 연산 증폭기를 채용했을 경우에는 온도가 100도씨 일 때, 출력전압은 4.9V였다. 따라서, 레일-투-레일 연산 증폭기를 채용했을 때가, 일반적인 연산 증폭기를 채용할 때와 비교하여 보다 높은 출력 전압을 얻을 수 있다.

본 발명은 기존의 엘이디 드라이버 기판에 온도센서부와, 레일-투-레일 연산 증폭기와, 마이크로 컨트롤러를 추가로 연결하여 온도센서부에서 검출된 신호를 소정의 크기로 증폭하여 마이크로 컨트롤라에 입력시킴으로써 LCD 패널의 엘이디 휘 도를 효과적으로 보상할 수 있다.

본 발명은 온도센서로부터 출력되는 출력신호를 레일-투-레일 증폭기에서 수신하여 소정의 레벨로 증폭하여 보다 안정된 높이를 갖는 정확한 디지털 신호를 마이크로 컨트롤러에 입력함으로써 온도가 올라감에 따라 휘도가 떨어지는 종래의 엘이디 드라이버의 단점을 극복하여 재현성 높은 색을 구현할 수 있는 장점이 있다.

Claims (4)

1. 엘이디를 채용한 LCD용 백라이트 유닛에서, 엘이디의 온도를 측정하여 출력하기 위한 온도센서와;

   상기 온도센서로부터 출력된 온도에 따른 신호를 소정의 레벨로 증폭하여 정확한 디지털 레벨 신호를 출력하기 위한 레일-투-레일 연산 증폭기와;

   상기 레일-투-레일 연산 증폭기로부터 출력된 증폭 신호를 입력받아 소정의 신호 보상을 실시하여 엘이디 온도 상승에 따라 엘이디의 휘도가 떨어지는 것을 방지하는 마이크로 컨트롤러를 포함하며,

   상기 레일-투-레일 연산 증폭기는 제1 입력단자로 입력전압을 입력받고, 제2 입력단자로 온도센서의 측정온도를 입력받아 소정레벨로 증폭하여 출력단자로 출력 전압을 출력하되, 온도센서의 온도가 1도씨 변할 때, 상기 레일-투-레일 연산 증폭기의 출력 전압이 최소 5V 이상이 출력되도록 하는 것을 특징으로 하는 엘이디 휘도 보상용 신호 연산 증폭 회로.
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