KR101673856B1 - 액정 표시장치의 구동장치 및 구동방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정 표시장치에 관한 것으로, 특히 소비전류를 감소시킬 수 있는 액정 표시장치의 구동장치 및 구동방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 구동장치는 입력전원이 입력되는 역전류 차단부, 입력전원의 전류를 충전하는 인덕터, 역전류 차단부를 통해 입력되는 입력전원을 제1 전압으로 충전하는 전압 충전부, 인덕터와 전압 충전부 사이의 접점에서 그라운드를 사이에 두고 접속되며 인덕터의 전류 충전 및 상기 전압 충전부의 전압 충전을 제어하고 인덕터로부터 출력되는 전류에 스위칭 펄스를 인가하는 스위칭 소자, 상기 전압 충전부의 충전전압, 상기 인덕터로부터의 전류 및 상기 스위칭 펄스에 의해 제 2 전압으로 승압된 전류를 정전류하여 출력전압으로 출력시키는 다이오드를 포함한다.
액정 표시장치, DCDC 컨버터, 백라이트, LED

Description

액정 표시장치의 구동장치 및 구동방법{APPARATUS AND METHOD FOR DRIVING LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은 액정 표시장치에 관한 것으로, 특히 소비전류를 감소시킬 수 있는 액정 표시장치의 구동장치 및 구동방법에 관한 것이다.
액티브 매트릭스(Active Matrix) 타입의 액정 표시장치는 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor: TFT)를 통해 액정의 광 투과율을 조절하여 영상을 표시하고 있다. 이러한, 액정 표시장치는 경량, 박형, 저 소비 전력구동 등의 장점으로 인해 휴대용 정보기기, 사무기기, 컴퓨터 및 IT 제품에 적용되어 그 응용범위가 넓어지고 있다.
액정 표시장치는 자체 발광소자가 아니기 때문에 액정패널의 하부에 마련된 백라이트 유닛을 통해 공급되는 광을 이용하여 영상을 표시하게 된다. 액정패널의 액정층에 투과하는 광의 투과율이 최대로 증가하면, 상기 액정패널은 휘도가 높은 화이트 영상을 구현하게 되고, 액정층의 광의 투과율이 최소로 감소하면 상기 액정패널은 휘도가 낮은 블랙 영상을 구현하게 된다.
여기서, 액정패널에 광을 공급하는 백라이트는 통상 교류전원(AC)을 이용하 여 구동되는 CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp) 또는 직류전원(DC)을 이용하여 구동되는 발광 다이오드(LED: Light Emitting Diode)를 사용하며, 발광 다이오드는 저전력 소비 및 고 수명의 장점이 있어 액정 표시장치의 백라이트로 적용되고 있다.
액정 표시장치는 백라이트로써 복수의 LED를 직렬로 연결하여 구동시키게 되는데, 이에 따라 복수의 LED의 구동을 위한 적절한 전압 레벨로 직류전원을 상승시켜 공급하게 된다. 따라서, DC-DC 컨버터를 통해 직류전원의 전압 레벨을 높여 백라이트에 구동 전원을 공급하게 된다.
도 1은 종래 기술에 따른 액정 표시장치의 DC-DC 컨버터를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 액정 표시장치의 DC-DC 컨버터는 일정한 전압의 입력전압(Vin, 예를 들면 12V)을 입력받아, 일정한 전압(Vout, 예를 들면, 38V)을 출력하는 전원 공급장치이다. 이를 위해, DC-DC 컨버터는 인덕터(10), 다이오드(20), 스위칭 소자(30) 및 커패시터(40)를 포함한다.
상기 입력전원(Vin)은 도시되지 않은 전원부에서 상기 인덕터(10)로 출력되어 상기 인덕터(10)의 제 1 단자로 입력되고, 상기 인덕터(10)의 제 2 단자와 상기 다이오드(20)의 포지티브 단자는 직렬로 접속되고, 상기 스위칭 소자(30)는 상기 다이오드(20)의 네거티브 단자와 그라운드(GND)를 사이에 두고 접속된다. 또한, 상기 커패시터(40)는 상기 다이오드(20) 네거티브 단자와 출력 단 사이의 접점에서 상기 그라운드를 사이에 두고 접속된다.
상기 스위칭 소자(30)는 제어부로부터의 스위칭 제어에 따라 스위칭 되어 인덕터(10)의 전류의 충전을 제어한다. 스위칭 소자(30)가 온(ON) 상태인 경우에는 입력전원(Vin)의 전류가 인덕터(10)에 충전된다. 이때, 인덕터(10)에 충전되는 전류의 양은 인덕터(10)의 용량과 스위칭 소자(30)의 온(ON) 타이에 따라 결정된다. 여기서, 상기 제어부는 액정 표시장치의 백라이트 구동부가 될 수 있다.
상기 스위칭 소자가 오프(OFF) 상태인 경우에, 인덕터(10)에 저장된 전류가 다이오드(20)로 인가되는데, 이때, 스위칭 소자(30)에서 출력 전압과 동일 전압 레벨을 가지는 스위칭 펄스파형을 인가하여 상기 인덕터(10)에 저장된 전류가 제 1 출력파평(12)을 출력되게 된다. 이때, 출력 전압의 크기는 스위칭 소자(30)로부터의 스위칭 펄스파형의 온-오프 주기에 따라 달라질 수 있다.
이후, 상기 제 1 출력파형(12)이 다이오드(20)를 통해 정전류되어 출력단으로 출력전압(42, 12V에서 승압된 38V))이 출력되게 된다.
상술한 구성 및 구동방법에 따른 종래 기술에 따른 DC-DC 컨버터는 출력전압(42)을 얻기 위해, 스위칭 소자(30)에서 그라운드에서 출력전압(Vout)까지 스윙되는 스위칭 펄스파형을 인가하여야 함으로 인해, 소비전력이 증가되는 문제점이 있다.
또한, 상술한 구성을 통해 전압을 승압시키는 과정에서 인덕터(10)에 충분한 전류가 충전되지 않거나, 스위칭 소자(30)의 스위칭 듀티가 정확하지 않은 경우, 충분한 출력전압(Vout)을 얻을 수 없는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 소비 전류를 줄일 수 있는 액정 표시장치의 구동장치 및 구동방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 백라이트에 공급되는 구동전원의 전압레벨을 효율적으로 상승시킬 수 있는 액정 표시장치의 구동장치 및 구동방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 구동장치는 인가되는 입력전원을 제 1 전압으로 충전하는 전압 충전부; 상기 입력전원의 전류를 충전하는 인덕터; 상기 인덕터의 전류 충전 및 전압 충전부의 전압 충전을 제어하고, 상기 인덕터로부터 출력되는 전류에 스위칭 펄스를 인가하는 스위칭 소자; 및 상기 전압 충전부의 충전전압, 상기 인덕터로부터의 전류 및 상기 스위칭 펄스에 의해 제 2 전압으로 승압된 전류를 정전류하여 출력전압으로 출력시키는 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 구동장치는 상기 스위칭 소자의 온(ON) 상태에서 상기 인덕터 및 상기 전압 충전부에서 전류 및 전압의 충전이 이루어지고, 상기 스위칭 소자의 오프(OFF) 상태서 상기 인덕터의 충전된 전류가 상기 전압 충전부에 충전된 제 1 전압을 상기 제 2 전압으로 승압시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 구동장치에서 상기 스위칭 펄스는 상기 출력전압에서 상기 전압 충전부의 제 1 전압을 뺀 전압 값으로부터 그라운드 전압까지 스윙되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 구동장치는 상기 전압 충전부의 제 1 전압을 상기 인덕터로부터 출력되는 전류 및 상기 스위칭 펄스를 통해 상기 출력전압으로 승압시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 구동장치의 상기 전압 충전부는 커패시터와 같은 정전압 충전소자로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 구동장치의 상기 역전류 차단부는 다이오드와 같은 정전류 소자로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 구동장치의 구동방법은 스위칭 소자의 제어에 따라, 인가되는 입력전원을 전압 충전부에 제 1 전압 값으로 충전함과 아울러, 상기 입력전원의 전류를 인덕터에 충전하는 단계; 상기 인덕터에 충전된 전류를 상기 전압 충전부로 출력시키는 단계; 상기 전압 충전부의 충전전압 및 상기 인덕터로부터의 출력되는 전류에 스위칭 펄스를 인가하여 상기 제 1 전압에서 제 2 전압으로 승압된 전류를 출력시키는 단계; 상기 제 2 전압으로 승압된 전류를 정전류하여 출력전압으로 출력시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 구동장치의 구동방법은 상기 스위칭 소자의 온(ON) 상태에서 상기 인덕터 및 상기 전압 충전부에서 전류 및 전압의 충전이 이루어지고, 상기 스위칭 소자의 오프(OFF) 상태서 상기 인덕터의 충전 된 전류가 상기 전압 충전부에 충전된 제 1 전압을 상기 제 2 전압으로 승압시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 구동장치의 구동방법은 상기 스위칭 펄스가 상기 출력전압에서 상기 전압 충전부의 제 1 전압을 뺀 전압 값으로부터 그라운드 전압까지 스윙되는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 따른 본 발명은 액정 표시장치의 백라이트 구동에 따른 소비 전류를 줄일 수 있다.
실시 예에 따른 본 발명은 액정 표시장치의 백라이트에 공급되는 구동전원의 전압레벨을 효율적으로 승압시킬 수 있다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도면을 참조한 설명에 앞서, 액정 표시장치는 자체 발광소자가 아니기 때문에 액정패널의 하부에 마련된 백라이트 유닛을 통해 공급되는 광을 이용하여 영상을 표시하게 된다. 액정패널에 광을 공급하는 백라이트는 직류전원(DC)을 이용하여 구동되는 발광 다이오드(Light Emitting Diode, 이하 'LED'람 함)를 사용한다.
액정 표시장치의 백라이트는 복수의 LED로 구성될 수 있으며, 상기 복수의 LED는 일정 개수가 PCD에 실장된 어레이 형태로 배치될 수 있다. 여기서, 상기 LED는 백라이트 구동부로부터 공급되는 구동전원을 통해 구동되며, 일정 레벨 이상의 전압 값을 가지는 직류전원을 통해 구동되게 된다. 이를 위해, 액정 표시장치는 백라이트의 구동을 위한 전원 공급부를 구비하며, 상기 전원 공급부에는 입력된 직류전원을 상기 복수의 LED의 구동에 적합한 직류전원으로 승압 시키기 위한 DC-DC 컨버터를 구비하게 된다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 DC-DC 컨버터를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 입력된 직류전원의 전압 레벨을 높여 복수의 LED에 구동전원을 공급하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 DC-DC 컨버터(100)는 일정한 전압의 입력전압(Vin, 예를 들면 12V)을 입력받아, 제 1 전압을 충전한 후, 상기 제 1 전압을 제 2 전압으로 승압하여 일정한 전압(Vout, 예를 들면, 38V)을 출력하게 된다.
이를 위해, 본 발명의 실시 예에 따른 DC-DC 컨버터(100)는 인덕터(110), 다이오드(120), 스위칭 소자(130), 커패시터(140), 역전류 차단부(150) 및 전압 충전부(160)를 포함한다.
상기 입력전원(Vin)은 도시되지 않은 전원부에서 상기 인덕터(10)로 출력되어 상기 인덕터(10)의 제 1 단자 및 역전류 차단부(150)로 입력되고, 상기 인덕터(110)의 제 2 단자와 상기 전압 충전부(160)의 제 1 단자는 직렬로 접속된다. 상기 스위칭 소자(130)는 상기 인덕터(110)와 상기 전압 충전부(160)의 제 1 단자 사이의 접점에서 그라운드(GND)를 사이에 두고 접속된다. 그리고, 상기 전압 충전부(160)의 제 2 단자와 상기 다이오드(120)의 포지티브 단자는 직렬로 접속되고, 상기 커패시터(140)는 상기 다이오드(120) 네거티브 단자와 출력 단 사이의 접점에 서 상기 그라운드를 사이에 두고 접속된다.
상기 스위칭 소자(130)는 제어부로부터의 스위칭 제어에 따라 스위칭 되어 인덕터(110)의 전류의 충전을 제어한다.
여기서, 상기 역전류 차단부(150)의 제 1 단자(포지티브 단자)는 입력전원(Vin)이 공급되는 입력단과 연결되고, 제 2 단자(네거티브 단자)는 상기 전압 충전부(160)의 제 2 단자와 상기 다이오드(120)의 포지티브 단자의 사이의 접점에 연결된다. 여기서, 상기 역전류 차단부(150)는 다이오드와 같은 정전류 소자가 적용될 수 있고, 상기 전압 충전부(160)는 커패시터와 같은 정전압 충전 소자가 적용될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 스위칭 소자(130)가 제어부로부터의 스위칭 제어에 따라 스위칭 되어 온(ON) 상태가 되면, 제 1 패스(C1)를 따라 전류가 도통되어 상기 입력전원(Vin)의 전류가 인덕터(110)에 충전된다. 이때, 인덕터(110)에 충전되는 전류의 양은 인덕터(110)의 용량과 스위칭 소자(130)의 온(ON) 타이에 따라 결정된다. 여기서, 상기 제어부는 액정 표시장치의 백라이트 구동부가 될 수 있다.
또한, 상기 스위칭 소자(130)가 제어부로부터의 스위칭 제어에 따라 스위칭 되어 온(ON) 상태가 되면, 제 2 패스(C2)를 따라 전류가 도통되어 상기 입력전원(Vin)가 전압 충전부(160)에 충전된다. 이때 상기 전압 충전부(160)에 충전에 충전되는 전압 값(dV)은 하기의 수학식 1과 같이, 상기 입력전원(Vin)에서 상기 역전압 차단부(150)의 부하(Vf)의 차 값이 된다.
dV = Vin - Vf
상기 수학식 1에서, dV는 전압 충전부(160)에 충전되는 전압 값, Vin은 입력전원, Vf는 역전류 차단부(150)의 부하를 의미한다.
이후, 입력된 스위칭 신호에 따라 상기 스위칭 소자가 오프(OFF) 상태가 되면, 인덕터(110)에 저장된 전류가 전압 충전부(160)로 인가된다. 이때, 스위칭 소자(130)에서 출력 전압과 전압 충전부(160)에 충전에 충전되는 전압 값(dV)의 차에 해당하는 전압 값을 가지는 스위칭 펄스파형(162)을 인가된다.
스위칭 펄스파형(162)이 인가되면 인덕터(110)에 충전되어 있던 전류가 커패시터에 인가되어 전압 충전부(160)에 충전되어 있던 전압을 출력전압(Vout)으로 승압 시키게 된다. 이때, 출력 전압의 크기는 스위칭 소자(130)로부터의 스위칭 펄스파형의 온-오프 주기, 인덕터(110)의 용량 및 전압 충전부(160)의 용량에 따라 달라질 수 있다. 여기서, 상기 역전압 차단부(150)는 전압 충전부(160)에 충전된 전류가 역방향으로 흐르는 것을 방지한다.
이후, 출력전압(Vout)으로 승압된 전류를 다이오드(120)를 통해 정전류되어 출력단으로 출력전압(142, 12V에서 승압된 38V))이 출력되게 된다.
이를 통해, 상기 스위칭 소자(130)에서 출력되는 펄스파형(162)의 스윙 레벨이 입력전원(Vin)에서 상기 전압 충전부(160)에 충전에 충전되는 전압 값(dV)의 차만큼 낮아지게 되어 출력전압(Vout)을 생성을 용이하게 할 수 있다. 이를 통해 다음의 표1과 같이 DC-DC 컨버터의 효율을 향상시킬 수 있다.
Figure 112009080747346-pat00001
상기 표 1은 본 발명과 종래 기술의 효율을 대비하여 나타낸 것으로, 동일 입력 전압으로 동일 출력 전압을 얻기 위해, 소비되는 전류 및 전력을 나타내고 있다. 상기 표 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 DC-DC 컨버터를 적용할 경우, 소비전류는 9.35%, 소비전력은 10.04% 효율을 향상시킬 수 있다.
상술한 구성 및 구동방법에 따른 본 발명의 실시 예에 따른 DC-DC 컨버터는 일정한 전압의 입력전압(Vin, 예를 들면 12V)을 입력받아, 상기 전압 충전부(160)에서 제 1 전압을 충전한 후, 상기 제 1 전압을 인덕터(110)에 충전된 전류를 통해 제 2 전압(출력전압)으로 승압시켜 일정한 전압(Vout, 예를 들면, 38V)을 출력할 수 있다.
이를 통해, 액정 표시장치의 백라이트 구동에 따른 소비 전류를 줄이고, 액정 표시장치의 백라이트에 공급되는 구동전원의 전압레벨을 효율적으로 승압시킬 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
따라서, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 액정 표시장치의 DC-DC 컨버터를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 DC-DC 컨버터를 나타내는 도면.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 DC-DC 컨버터의 구동방법을 나타내는 도면.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호설명 >
100: DC-DC 컨버터 110: 인덕터
120: 다이오드 130: 스위칭 소자
140: 커패시터 150: 역전류 차단부
160: 전압 충전부

Claims (9)

  1. 입력전원이 입력되며, 상기 입력전원으로 역전류가 흐르는 것을 차단하는 역전류 차단부;
    상기 입력전원의 전류를 충전하는 인덕터;
    상기 역전류 차단부를 통해 인가되는 상기 입력전원을 제1 전압으로 충전하는 전압 충전부;
    상기 인덕터와 상기 전압 충전부 사이의 접점에서 그라운드를 사이에 두고 접속되며, 상기 인덕터의 전류 충전 및 상기 전압 충전부의 전압 충전을 제어하고, 상기 인덕터로부터 출력되는 전류에 스위칭 펄스를 인가하는 스위칭 소자;
    상기 전압 충전부와 출력 단 사이에 접속되며, 상기 전압 충전부에 충전된 제1 전압, 상기 인덕터로부터의 전류 및 상기 스위칭 펄스에 의해 제2 전압으로 승압된 전류를 정전류하여 출력전압으로 출력시키는 다이오드; 및
    상기 다이오드와 상기 출력 단 사이의 접점에서 상기 그라운드를 사이에 두고 접속되는 커패시터를 포함하고,
    상기 스위칭 소자의 온(ON) 상태에서 상기 인덕터 및 상기 전압 충전부에서 전류 및 전압의 충전이 이루어지고,
    상기 스위칭 소자의 오프(OFF) 상태에서 상기 인덕터의 충전된 전류가 상기 전압 충전부에 충전된 제 1 전압을 상기 제 2 전압으로 승압시키는 액정 표시장치의 구동장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 스위칭 펄스는
    상기 출력전압에서 상기 제 1 전압을 감산한 전압 값으로부터 그라운드 전압까지 스윙되는 액정 표시장치의 구동장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전압 충전부의 제 1 전압을 상기 인덕터로부터 출력되는 전류 및 상기 스위칭 펄스를 통해 상기 출력전압으로 승압시키는 액정 표시장치의 구동장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전압 충전부는 커패시터로 구성되는 액정 표시장치의 구동장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 역전류 차단부는 상기 다이오드로 구성되는 액정 표시장치의 구동장치.
  7. 역전류 차단부와 인덕터에 입력전원을 입력하는 단계;
    상기 인덕터와 상기 전압 충전부 사이의 접점에서 그라운드를 사이에 두고 접속되는 스위칭 소자의 제어에 따라, 상기 역전류 차단부를 통해 인가되는 상기 입력전원을 전압 충전부에 제1 전압으로 충전함과 아울러, 상기 입력전원의 전류를 상기 인덕터에 충전하는 단계;
    상기 인덕터에 충전된 전류를 상기 전압 충전부로 출력시키는 단계;
    상기 전압 충전부의 충전전압 및 상기 인덕터로부터의 출력되는 전류에 스위칭 펄스를 인가하여 상기 제 1 전압에서 제 2 전압으로 승압된 전류를 출력시키는 단계; 및
    상기 전압 충전부와 출력 단 사이에 접속되는 다이오드를 이용하여 상기 제 2 전압으로 승압된 전류를 정전류하여 출력전압으로 출력시키는 단계를 포함하고,
    상기 스위칭 소자의 온(ON) 상태에서 상기 인덕터 및 상기 전압 충전부에서 전류 및 전압의 충전이 이루어지고,
    상기 스위칭 소자의 오프(OFF) 상태에서 상기 인덕터의 충전된 전류가 상기 전압 충전부에 충전된 제 1 전압을 상기 제 2 전압으로 승압시키는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동장치의 구동방법.
  8. 삭제
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 스위칭 펄스는
    상기 출력전압에서 상기 제 1 전압을 감산한 전압 값으로부터 그라운드 전압까지 스윙되는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동장치의 구동방법.
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