KR101257926B1

KR101257926B1 - 액정 표시 장치의 백라이트 유닛 및 이의 구동 방법

Info

Publication number: KR101257926B1
Application number: KR1020060050705A
Authority: KR
Inventors: 김병철
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2006-06-07
Filing date: 2006-06-07
Publication date: 2013-04-24
Also published as: CN100504523C; KR20070117041A; US7589479B2; US20070285029A1; CN101086571A

Abstract

본 발명은 백라이트 유닛의 구동드라이버에 인가되는 입력 전압이 변동됨에 따라 발생하는 과전류로부터 회로를 보호하기 위한 것으로, 빛을 발산하는 광원, 광원이 빛을 발산하도록 일정한 교류 전원을 공급하는 구동드라이버, 및 구동드라이버에 전기적으로 연결되며, 구동드라이버로 인가되는 입력 전압이 일정 전압 이하로 낮아지는 경우 이를 비교 판단하여 구동드라이버의 구동을 중지시키는 보호 회로를 포함하는 액정 표시 장치의 백라이트 유닛 및 이의 구동 방법을 제공한다.

액정 표시 장치, 백라이트, 구동드라이버, 보호 회로

Description

액정 표시 장치의 백라이트 유닛 및 이의 구동 방법{Back light unit of liquid crystal display and method for driving the same}

도 1은 종래 기술에 따른 액정 표시 장치의 백라이트 유닛을 도시한 블록 구성도이다.

도 2는 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 백라이트 유닛을 도시한 블록 구성도이다.

도 3은 도 2에 도시된 백라이트 유닛의 보호 회로를 세부적으로 나타낸 회로도이다.

도 4는 도 2에 도시된 백라이트 유닛에서 보호 회로의 구동을 설명하기 위한 도면이다.

도 5는 본 발명에 따른 백라이트 유닛의 구동 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

10: 광원 20: 구동드라이버

21: 파워부 23: 구동드라이버 제어부

30: 보호 회로 31: 제너 다이오드

33: 비교기 R1,R2,R3,R4: 제1,2,3,4 저항

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액정 표시 장치에 사용되는 백라이트 유닛 및 이의 구동 방법에 관한 것이다.

최근 들어, 제품이 고급화되고 정보 표현이 많아짐에 따라 휴대용 비디오, 카메라, 텔레비전, 컴퓨터의 모니터, 휴대폰 또는 자동차의 항법 장치 등에 액정 표시 장치가 주로 사용되고 있다.

액정 표시 장치는 외부에서 들어오는 광의 양을 조절하여 화면에 표시하는 수광형 표시 장치로서, 액정 표시 장치에 광을 조사하기 위한 백라이트 유닛(Back Light Unit)을 별도로 필요로 한다.

백라이트 유닛은 램프를 광원으로 하며, 광원에서 발생된 빛을 동일한 밝기의 면광으로 바꾸어 액정 화면에 조사한다.

이러한 백라이트 유닛은 광원의 위치에 따라 직하 방식과 에지 방식으로 구분되는데, 직하 방식은 광원이 액정 패널의 배면에 배치되어 빛이 액정 패널의 전면으로 직접 투과되며, 에지 방식은 램프가 액정 패널의 측면에 배치되어 빛이 도광판, 반사 시트 및 광학 시트들을 통해 반사, 확산 및 집광됨으로써 액정 패널의 전면으로 투과된다.

이때, 광원으로는 냉음극 형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp: CCFL), 외부전극 형광램프(External Electrode Fluorescent Lamp: EEFL), 발광 다이오 드(Light Emitting Diode: LED) 등이 사용되고 있다.

한편, 상기한 바와 같은 백라이트 유닛은 빛을 발광시키기 위해 광원에 구동 전압을 공급해 주어야 한다. 이러한 역할을 하는 것이 백라이트 유닛에 구비된 구동드라이버(inverter)이다. 구동드라이버는 광원이 구동되어 빛을 발산할 수 있도록 충분한 고전압을 인가하게 된다.

이하, 종래 백라이트 유닛의 구성을 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 액정 표시 장치의 백라이트 유닛은 빛을 발산하는 광원(1)과, 광원(1)이 빛을 발산하도록 입력 전압의 직류(DC)를 교류(AC)로 전환시키고 일정하게 승압시켜 출력하는 구동드라이버(2)를 포함한다.

이러한 구동드라이버(20)는 광원(1)의 특성상, 점등 초기에는 점등에 필요한 고전압을 공급하여 광원(1)를 점등시키고, 점등 후에는 광원(1)의 전류를 제어하여 일정한 밝기를 유지시켜 주어야 한다.

만약, 액정 표시 장치 또는 백라이트 유닛의 공정 조건이 변경되거나, 입력 전원의 불안정에 의해 입력 전압이 일정하지 않을 경우, 구동드라이버(2)는 일정한 전력을 공급하기 위해 입력 전압이 낮은 경우에는 많은 전류를 소모하게 되고, 입력 전압이 높은 경우에는 적은 전류를 소모하게 된다.

그런데, 입력 전압이 낮아져 높은 전류를 소모하게 되는 경우, 과전류에 의해 외부의 전원부 및 구동드라이버(2)의 소자에 과부하가 걸리게 되어 회로가 쉽게 손상되는 문제점이 있다. 이에 따라, 구동드라이버(2)가 불안정하게 동작하는 원인이 되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 구동드라이버에 전기적으로 연결되어, 예기치 않게 발생할 수 있는 과전류로부터 구동드라이버를 보호하는 액정 표시 장치의 백라이트 유닛 및 이의 구동 방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 백라이트 유닛은, 빛을 발산하는 광원, 상기 광원이 빛을 발산하도록 일정한 교류 전원을 공급하는 구동드라이버, 및 상기 구동드라이버에 전기적으로 연결되며, 상기 구동드라이버로 인가되는 입력 전압이 일정 전압 이하로 낮아지는 경우 이를 비교 판단하여 상기 구동드라이버의 구동을 중지시키는 보호 회로를 포함한다.

이때, 상기 보호 회로는 일정한 레벨의 기준 전압을 설정하는 제너 다이오드, 상기 구동드라이버로 인가되는 입력 전압을 분압시켜 비교 전압을 형성하기 위한 적어도 하나의 저항, 및 두 개의 입력 단자가 상기 제너 다이오드의 출력단과 상기 저항에 각각 연결되어, 상기 제너 다이오드에서 설정된 기준 전압과 상기 저 항을 통해 인가되는 비교 전압을 비교한 후, 상기 구동드라이버의 구동에 대한 제어 전압을 출력하는 비교기를 포함한다.

상기 비교기는 상기 비교 전압이 상기 기준 전압보다 높을 경우, 상기 제어 전압을 하이 상태로 출력하여 상기 구동드라이버를 정상 상태로 구동시키는 것을 특징으로 한다.

이 경우, 상기 제어 전압은 상기 비교 전압보다 높은 것을 특징으로 한다.

상기 비교기는 상기 비교 전압이 상기 기준 전압보다 낮을 경우, 상기 제어 전압을 로우 상태로 출력하여 상기 구동드라이버를 셧 다운(shut down)시키는 것을 특징으로 한다.

이 경우, 상기 제어 전압은 상기 비교 전압보다 낮은 접지 전압인 것을 특징으로 한다.

상기 비교기는 오피 엠프(op-amp)인 것을 특징으로 한다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 백라이트 유닛의 구동 방법은, 광원을 구동하기 위해 외부 전원으로부터 인가되는 입력 전압을 입력받는 제1 단계, 제어 다이오드를 통해 기준 전압을 설정하는 제2 단계, 상기 입력 전압을 분압시켜 비교 전압을 구성하는 제3 단계, 상기 비교 전압과 상기 기준 전압을 비교하는 제4 단계, 및 상기 비교 후, 제어 전압을 출력하여 상기 구동드라이버를 구동 또는 중지시키는 제5 단계를 포함한다.

이때, 상기 제5 단계는, 상기 비교 전압이 상기 기준 전압보다 높은 경우, 상기 제어 전압을 하이 상태로 출력하여 상기 구동드라이버를 정상 상태로 구동시 키는 것을 특징으로 한다.

상기 제5 단계는 상기 비교 전압이 상기 기준 전압보다 낮은 경우, 상기 제어 전압을 로우 상태로 출력하여 상기 구동드라이버를 셧 다운(shut down)시키는 것을 특징으로 한다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 백라이트 유닛 및 이의 구동 방법에 대하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 백라이트 유닛을 도시한 블록 구성도이고, 도 3은 도 2에 도시된 백라이트 유닛의 보호 회로를 세부적으로 나타낸 회로도이며, 도 4는 도 2에 도시된 백라이트 유닛에서 보호 회로의 구동을 설명하기 위한 도면이다.

먼저 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 백라이트 유닛은 빛을 발산하는 광원(10)과, 광원(10)을 구동하기 위해 일정한 교류 전원을 공급하 는 구동드라이버(20), 구동드라이버(20)에 전기적으로 연결되어 구동드라이버(20)로 과전류가 인가되는 것을 차단하는 보호 회로(30)를 포함한다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 백라이트 유닛은, 외부의 전원으로부터 인가되는 직류(DC)의 입력 전압을 구동드라이버(20)를 통해 교류(AC) 전압으로 변환하여 승압시킨 후, 일정한 교류 전원을 광원(10)의 양단에 공급하여 빛을 발산하도록 한다. 이 경우, 입력 전압의 변동에 따라 구동드라이버(20)로 과전류가 흐를 수 되는데, 이를 보호 회로(30)에서 비교 판단하여 구동드라이버(20)로 과전류가 흐르는 것을 차단하는 것이다.

여기서, 광원(10)은 전류에 의해 구동되는 전류 구동 장치로서, 광원(10)의 양단에 고압이 인가되면 전류가 도통 가능한 개시 전압부터는 안정적으로 구동한다.

구동드라이버(20)는 광원(10)이 빛을 발산하도록 외부의 전원으로부터 인가되는 직류의 입력 전압을 변환하여 광원(10)의 양단에 고압의 교류 전압을 공급한다. 이를 위한 구동드라이버(20)는 구체적으로 파워부(21)와 구동드라이버 제어부(23)로 구성된다.

파워부(21)는 입력 전압의 직류(DC)를 소정의 직류(DC) 출력 전압으로 변환하여 안정화시키는 역할을 한다.

이러한 파워부(21)는 일반적으로 피드백 제어 회로로 구성되는데, 피드백 제어 회로는 세부적으로 출력 전압의 오차를 증폭하는 오차 증폭기와, 증폭된 오차와 삼각파를 비교하여 구동 펄스를 생성하는 비교기 등으로 구성되나, 이에 한정되지 는 않는다. 파워부(21)로부터 출력되는 출력 전압은 구동드라이버 제어부(23)로 전달된다.

구동드라이버 제어부(23)는 파워부(21)의 직류 출력 전압을 입력받아 교류 전압으로 변환하고 일정하게 승압시켜 출력하는 역할을 한다. 그리고, 보호 회로(20)에서 출력되는 제어 전압에 따라 구동드라이버(20)의 동작을 구동 또는 중지시킨다.

이를 위한 구동드라이버 제어부(23)는 파워부(21)의 직류(DC) 출력 전압을 교류(AC) 전압으로 바꿔줌과 동시에 교류 전압을 높여주는 트랜스포머(transformer)를 포함한다.

보호 회로(30)는 구동드라이버(20)의 입력단에 전기적으로 연결되며, 구동드라이버(20)로 인가되는 입력 전압이 일정 전압 이하로 낮아지는 경우 이를 비교 판단하여 구동드라이버(20)의 구동에 대한 제어 전압을 출력함으로써, 구동드라이버(20)의 회로를 보호하는 역할을 한다.

이러한 보호 회로(30)는 도 3에 도시된 바와 같이, 일정한 레벨의 기준 전압(Vref)을 설정하기 위한 제너 다이오드(zener diode)(31)와, 입력 전압(Vin)을 분압시켜 비교 전압(Vs)을 형성하기 위한 적어도 하나의 저항, 및 제너 다이오드(31)의 기준 전압(Vref)과 비교 전압(Vs)을 비교하여 이에 따른 제어 전압(Vcon)을 출력하는 비교기(33)를 포함한다.

도 3을 참조하여 보호 회로(30)의 구조를 더욱 상세히 설명하면, 서로 직렬로 연결된 제1 저항(R1)과 제2 저항(R2) 및 제3 저항(R3)이 구동드라이버(20)의 입 력단(input)에 병렬로 접속되고, 제3 저항(R3)의 타단이 접지된다.

이와 같이 직렬 연결된 저항들(R1,R2,R3,R4)은 입력단으로부터 인가되는 입력 전압(Vin)을 각각의 저항에 의해 분압(分壓: voltage division)시키는 기능을 한다.

그리고, 제1, 제2, 제3 저항(R1, R2, R3)과 병렬로 연결된 제4 저항(R4)은 제너 다이오드(31)와 직렬로 연결된다.

제너 다이오드(31)는 부하의 변동 등에 의해 전류가 변화해도 전압을 일정하게 유지시키는 조정용 다이오드로, 순간적인 고전압이 인가되면 이에 의해 소정의 제너 항복 전압이 생기게 되어, 제너 항복 전압 이상으로 걸리지 않고 일정한 정전압을 출력하게 된다. 이러한 정전압은 입력 전압(Vin)에 대한 비교 기준이 될 기준 전압(Vref)이 된다.

비교기(33)는 2단자 소자로, 두 개의 입력 단자가 제너 다이오드(31)의 출력단자와, 제1 저항(R1)과 제2 저항(R2) 사이의 노드에 각각 전기적으로 접속되고, 출력 단자는 구동드라이버(20)의 구동드라이버 제어부(23)와 접속된다. 이러한 비교기(33)는 도시된 바와 같이 오피 엠피(op-amp)로 구성되나, 이에 한정되지는 않는다.

따라서, 비교기(33)는 제너 다이오드(31)에서 출력되는 기준 전압(Vref)과 제1 저항(R1)을 통과하여 인가되는 비교 전압(Vs)을 서로 비교하고, 출력 단자를 통해 하이(high)/로우(low) 논리의 제어 전압(Vcon)을 구동드라이버 제어부(23)로 전달한다.

이때, 비교 전압(Vs)은 입력 전압(Vin) 보다 작은 값을 갖는다.

이와 같이 구성되는 보호 회로(30)의 동작을 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 광원(10)을 구동하기 위해 외부 전원으로부터 입력 전압을 입력받으면, 보호 회로(30)의 제너 다이오드(31)는 순간적인 고전압에 의해 일정한 기준 전압(Vref)을 생성하여 비교기(33)로 출력한다.

그리고, 직렬로 연결된 제1 저항(R1)과 제2 저항(R2) 및 제3 저항(R3)은 입력단(input)으로부터 인가받은 입력 전압(Vin)을 분압시킴으로써 입력 전압(Vin) 보다 작은 값을 갖는 비교 전압(Vs)을 구성한다. 이는 고압의 입력 전압을 낮추어 안정적으로 회로를 구동시키기 위함이다.

본 발명의 실시예에서는 제1 저항(R1)을 통과한 입력 전압(Vin)을 비교 전압(Vs)으로 하여 비교기(33)로 전달한다.

그러면, 비교기(33)는 제너 다이오드(31)에서 출력되는 기준 전압(Vref)과 제1 저항(R1)을 통과하여 인가되는 비교 전압(Vs)을 비교하여, 이에 따른 제어 전압(Vcon)을 출력한다.

즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 기준 전압(Vref)을 기준으로 비교하면, 비교 전압(Vs)이 기준 전압(Vref) 보다 높을 경우에는 제어 전압(Vcon)을 하이(high) 상태로 출력하여 구동드라이버(20)를 정상 상태로 구동시키도록 한다.

이와 반대로, 비교 전압(Vs)이 기준 전압(Vref) 보다 낮을 경우에는 제어 전압(Vcon)을 로우(low) 상태로 즉, 0V(접지 전압)로 출력하여 구동드라이버(20)의 구동을 셧 다운(shut down)시킨다.

이때, 하이 상태로 출력되는 제어 전압(Vcon)은 비교 전압(Vs)보다 높으며, 로우 상태로 출력되는 제어 전압(Vcon)은 비교 전압(Vs)보다 낮은 접지 전압이다.

이하, 상기한 바에 따라, 본 발명에 따른 백라이트 유닛의 구동 방법에 대하여 살펴본다.

도시된 바와 같이, 처음, 광원을 구동하기 위해 외부 전원으로부터 인가되는 입력 전압(Vin)을 보호 회로(30)로 입력받는다(S10).

이후, 보호 회로(30)에서 제어 다이오드(31)를 통해 기준 전압(Vref)을 설정하고, 입력된 입력 전압(Vin)을 분압시켜 비교 전압(Vs)을 형성한다(S20, S30).

입력 전압(Vin)의 분압은 서로 직렬로 연결된 적어도 하나 이상의 저항(R1, R2, R3)으로 구현 가능하다.

이후, 비교 전압(Vs)을 기설정된 기준 전압(Vref)과 비교한다(S40).

비교 후, 제어 전압(Vcon)을 출력하여 구동드라이버(20)의 동작을 구동 또는 중지시킨다(S50).

이러한 단계에서, 입력 전압(Vin)(더욱 상세하게는 입력 전압(Vin)으로부터 분압된 비교 전압(Vs))과 기준 전압(Vref)을 비교하여 제어 전압(Vcon)을 출력하는 방법은 보호 회로(30)의 동작에서 설명한 바와 동일하다.

따라서, 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 백라이트 유닛은, 액정 표시 장치 또는 백라이트 유닛의 공정 조건이 변경되거나, 입력 전원의 불안정에 의해 입력 전압(Vin)이 기준 전압(Vref) 이하로 떨어지는 경우, 이를 보호 회로(30)를 통해 감지하여 구동드라이버(20)를 즉시 셧 다운(shut down)시킴으로써 과전류로부터 구동드라이버(20) 회로를 효과적으로 보호할 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 백라이트 유닛 및 이의 구동 방법은, 광원을 구동하기 위해 구동드라이버로 인가되는 입력 전압을 기설정된 기준 전압과 비교하여 구동드라이버 측으로 과전류가 흐르는 것을 차단(shut down)함으로써, 과전류가 인가됨에 따라 발생하는 회로의 손상을 방지하고, 구동드라이버가 항상 안정하게 구동될 수 있게 하는 효과가 있다. 더욱이, 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Claims

빛을 발산하는 광원;

상기 광원이 빛을 발산하도록 일정한 교류 전원을 공급하는 구동드라이버; 및

상기 구동드라이버에 전기적으로 연결되며, 상기 구동드라이버로 인가되는 입력 전압이 일정 전압 이하로 낮아지는 경우 이를 비교 판단하여 상기 구동드라이버의 구동을 중지시키는 보호 회로를 포함하고,

상기 보호 회로는,

일정한 레벨의 기준 전압을 설정하는 제너 다이오드,

상기 구동드라이버로 인가되는 입력 전압을 분압시켜 비교 전압을 형성하기 위한 적어도 하나의 저항, 및

두 개의 입력 단자가 상기 제너 다이오드의 출력단과 상기 저항에 각각 연결되어, 상기 제너 다이오드에서 설정된 기준 전압과 상기 저항을 통해 인가되는 비교 전압을 비교한 후, 상기 구동드라이버의 구동에 대한 제어 전압을 출력하는 비교기를 포함하고,

상기 비교기는 상기 비교 전압이 상기 기준 전압보다 높을 경우, 상기 제어 전압을 하이 상태로 출력하여 상기 구동드라이버를 정상 상태로 구동시키고, 상기 비교 전압이 상기 기준 전압보다 낮을 경우, 상기 제어 전압을 로우 상태로 출력하여 상기 구동드라이버를 셧 다운시키는 액정 표시 장치의 백라이트 유닛.
삭제
삭제
제1에 있어서,

상기 제어 전압은 상기 비교 전압보다 높은 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 백라이트 유닛.
삭제
제1항에 있어서,

상기 제어 전압은 상기 비교 전압보다 낮은 접지 전압인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 백라이트 유닛.
제1항에 있어서,

상기 비교기는 오피 엠프(op-amp)인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 백라이트 유닛.
광원을 구동하기 위해 외부 전원으로부터 인가되는 입력 전압을 입력받는 제1 단계;

제어 다이오드를 통해 기준 전압을 설정하는 제2 단계;

상기 입력 전압을 분압시켜 비교 전압을 형성하는 제3 단계;

상기 비교 전압을 기설정된 상기 기준 전압과 비교하는 제4 단계; 및

상기 비교 후, 제어 전압을 출력하여 구동드라이버를 구동 또는 중지시키는 제5 단계를 포함하고,

상기 제5 단계는 상기 비교 전압이 상기 기준 전압보다 높은 경우, 상기 제어 전압을 하이 상태로 출력하여 상기 구동드라이버를 정상 상태로 구동시키며, 상기 비교 전압이 상기 기준 전압보다 낮은 경우, 상기 제어 전압을 로우 상태로 출력하여 상기 구동드라이버를 셧 다운시키는 백라이트 유닛의 구동 방법.
삭제
제8항에 있어서,

상기 제어 전압은 상기 비교 전압보다 높은 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛의 구동 방법.
삭제
제8항에 있어서,

상기 제어 전압은 상기 비교 전압보다 낮은 접지 전압인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛의 구동 방법.