KR20040100861A

KR20040100861A - 인버터 및 이를 이용한 액정 표시 장치

Info

Publication number: KR20040100861A
Application number: KR1020040006582A
Authority: KR
Inventors: 문승환
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2003-05-23
Filing date: 2004-02-02
Publication date: 2004-12-02
Also published as: TW200500723A; KR101012798B1

Abstract

본 발명은 인버터 및 이를 이용한 액정 표시 장치에 관한 것으로, 이 인버터는 1차측 코일과 2차측 제1 및 제2 코일을 포함하고 외부에서 인가된 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여 램프를 구동하는 전원 변환부, 2차측 코일에 흐르는 전류를 감지하는 전류 감지부, 전류 감지부로부터 감지 신호를 입력받아 피드백 신호를 생성하는 피드백 회로부, 그리고 피드백 회로부로부터 피드백 신호를 입력받아 전원 변환부에 입력되는 전류를 제어하는 인버터 컨트롤러를 포함한다. 본 발명에 의하면, 플로팅 구동 방식을 채용하면서도 관전류에 대응하는 피드백 신호를 생성하여 안정적인 휘도를 나타내도록 관전류를 생성할 수 있다.

Description

인버터 및 이를 이용한 액정 표시 장치 {INVERTER AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY USING THE SAME}

본 발명은 인버터 및 이를 이용한 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 특히 램프에 흐르는 전류를 피드백하여 안정적인 휘도를 나타낼 수 있는 인버터 및 이를 이용한 액정 표시 장치에 관한 것이다.

컴퓨터의 모니터나 TV 등에 사용되는 표시 장치(display device)에는 스스로 발광하는 음극선관(cathode ray tube, CRT), 전계 발광 소자(field emission device, FED) 등과 스스로 발광하지 못하고 광원을 필요로 하는 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD) 등이 있다.

일반적인 액정 표시 장치는 전계 생성 전극이 구비된 두 표시판과 그 사이에 들어 있는 유전율 이방성(dielectric anisotropy)을 갖는 액정층을 포함한다. 전계 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고, 전압을 변화시켜 이 전기장의 세기를 조절하고 이렇게 함으로써 액정층을 통과하는 빛의 투과율을 조절하여 원하는 화상을 얻는다. 이때의 빛은 별도로 구비된 인공 광원일 수도 있고 자연광일 수도 있다.

액정 표시 장치용 광원, 즉 백라이트(backlight) 장치는 광원으로서 통상 여러 개의 형광 램프(fluorescent lamp)를 사용하는데, 액정 패널의 후면에서 액정 패널 전체에 고르게 빛을 전달하는 광원으로 EEFL(External Electrode Fluorescent Lamp) 또는 CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp)을 사용한다.

종래에는 CCFL(cold cathode fluorescent lamp)이 주로 액정 표시 장치용 백라이트에 사용되었으나 최근에는 가격이 상대적으로 싸고 병렬 구동이 쉬운 EEFL(external electrode fluorescent lamp)가 주목받고 있다. 즉, CCFL의 경우 유리관 내부에 전극이 존재하기 때문에 별도의 발라스트(ballast) 축전기가 필요하지만 EEFL의 경우 전극이 유리관 외부에 존재하므로 전극과 유리관 내부를 분리하는 유리관 자체가 발라스트 축전기의 역할을 하기 때문에 병렬 구동이 상대적으로 쉬운 것이다.

이러한 EEFL은 발라스트 축전기가 양끝에 모두 존재하는 대칭 구조를 가지기 때문에 양단에 모두 동일한 크기의 관전압이 인가되어야 하지만, 관내에 전류를 만들어 내기 위해서는 양단에 전위차가 있어야 하는 모순이 생긴다. 따라서 전극의 한쪽을 접지 전압 등 일정 전압에 고정시키는 방식을 사용하기 어렵다. 그리하여 전위차는 동일하고 극성만 다른 전력 파형을 보여주는 소위 플로팅(floating) 방식을 채택한다. 다른 말로 하면 위상차가 180°인 전압이 두 전극에 인가되는 것이다.

또한 백라이트 장치는 이러한 램프를 구동하는 인버터를 포함한다. 인버터는 입력되는 직류 전압을 교류 전압으로 변환한 후 램프에 인가하여 점등시키고 시스템으로부터 입력되는 밝기 제어 전압에 따라 광원을 제어함으로써 액정 표시 장치 화면의 밝기를 조절한다.

이러한 램프를 구동하는 방식으로 램프 일단을 접지시키는 그라운드(Ground) 구동 방식과 램프 양단에 크기는 동일하고 극성이 다른 전압을 인가하는플로팅(Floating) 구동 방식이 있다.

그리고 또 다른 분류로 개개의 램프를 개별적으로 구동하는 개별 램프 구동 방식과 다수개의 램프를 병렬로 연결하여 일괄하여 구동하는 병렬 램프 구동 방식이 있다.

램프 구동에 있어서는 일정한 휘도를 유지하기 위하여 램프에 흐르는 전류를 일정하게 제어하여야 하나, 플로팅 구동 방식은 접지된 램프 단자가 없어서 그라운드 구동 방식에 비하여 램프를 제어하기 쉽지 않다.

한편, 변압기는 고전압이면서 높은 주파수가 발생되므로, 이에 따라 변압기와 변압기 덮개 주변, 램프 와이어 주변 및 램프에서 누설 전류가 발생되는데, 누설 전류를 고려하지 않고 인버터에 흐르는 전류를 피드백 하여 사용함으로써 램프에 흐르는 관전류가 불안정하게 될 수 있다.

따라서, 액정 패널에 밝기 차가 존재할 수도 있고, 손을 댔을 때와 같이 접지 환경이 달라지면 휘도가 변화할 수도 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 플로팅 구동 방식에서 안정적인 휘도를 나타낼 수 있도록 관전류에 대응하는 피드백 신호를 생성하여 관전류를 제어할 수 있는 인버터 및 이를 이용한 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 인버터 회로에서 누설 전류를 제거한 관전류 성분만을 피드백하여 안정적인 휘도를 나타낼 수 있는 인버터 및 이를 이용한 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 누설 전류가 어느 곳에서 발생하여도 정상적인 관전류를 모니터링하는 인버터 및 이를 이용한 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이다.

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 분해 사시도이다.

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 인버터를 도시한 회로도이다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 인버터를 도시한 블록도이다.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 인버터를 도시한 회로도이다.

도 7은 누설 전류를 고려한 도 6의 인버터에 흐르는 전류를 설명하기 위하여 도시한 회로도이다.

도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 인버터를 도시한 회로도이다.

도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 인버터를 도시한 회로도이다.

도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 피드백 회로부의 연산부를 설명하기 위하여 도시한 회로도이다.

도 11은 본 발명의 한 실시예에 따른 전원 변환부 및 전류 감지부가 인버터 PCB 상에 배치되어 있는 상태를 보여주는 도면이다.

이러한 기술적 과제를 이루기 위한 하나의 특징에 따른 인버터는,

1차측 코일과 2차측 제1 및 제2 코일을 포함하고, 외부에서 인가된 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여 램프를 구동하는 전원 변환부,

상기 2차측 코일에 흐르는 전류를 감지하는 전류 감지부,

상기 전류 감지부로부터 감지 신호를 받아 피드백 신호를 생성하는 피드백 회로부, 그리고

상기 피드백 회로부로부터 상기 피드백 신호를 받아 상기 램프에 흐르는 전류가 일정하도록 상기 전원 변환부를 제어하는 인버터 컨트롤러를 포함한다.

상기 전원 변환부는 병렬 연결된 복수의 램프를 구동시킬 수 있다.

상기 전원 변환부는 상기 램프 양단에 크기는 동일하고 극성이 반대인 전압을 인가하는 것이 바람직하다.

상기 램프는 외부 전극을 가질 수 있다.

상기 전류 감지부는 상기 2차측 제1 코일과 제2 코일 사이에 직렬 연결된 제1 저항 및 제2 저항, 그리고 상기 제1 및 제2 저항 사이의 접점과 접지 사이에 연결된 제3 저항을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 제1 내지 제3 저항은 같은 저항값을 가질 수 있다.

상기 감지 신호는 상기 2차측 제1 코일과 상기 제1 저항 사이의 제1 접점 전압과 상기 2차측 제2 코일과 상기 제2 저항 사이의 제2 접점 전압 중 어느 한 전압일 수 있다.

상기 피드백 회로부는 상기 어느 한 전압을 정류하여 상기 피드백 신호를 생성하는 것이 바람직하다.

상기 감지 신호는,

상기 2차측 제1 코일과 상기 제1 저항 사이의 제1 접점 전압과 상기 2차측 제2 코일과 상기 제2 저항 사이의 제3 접점 전압 중 어느 한 전압, 그리고

상기 제1 저항과 상기 제2 저항 사이의 제2 접점 전압일 수 있다.

상기 피드백 회로부는,

상기 어느 한 전압과 상기 제2 접점 전압을 정류하는 정류부, 그리고

상기 정류된 어느 한 전압과 상기 정류된 제2 접점 전압의 일차식으로 표현되는 상기 피드백 전압을 생성하는 연산부를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 연산부는,

상기 정류된 어느 한 전압을 반전시키는 제1 연산 증폭기, 그리고

상기 제1 연산 증폭기의 출력 신호와 2배의 상기 정류된 제2 접점 전압을 더하여 반전시키는 제2 연산 증폭기를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 감지 신호는,

상기 2차측 제1 코일과 상기 제1 저항 사이의 제1 접점 전압,

상기 제1 저항과 상기 제2 저항 사이의 제2 접점 전압, 그리고

상기 2차측 제2 코일과 상기 제2 저항 사이의 제3 접점 전압일 수 있다.

상기 피드백 회로부는,

상기 제1 내지 제3 접점 전압을 정류하는 정류부, 그리고

상기 정류된 제1 접점 전압과 상기 정류된 제2 접점 전압의 일차식으로 표현되는 제1 피드백 신호를 생성하는 제1 연산부와 상기 정류된 제3 접점 전압과 상기 정류된 제2 접점 전압의 일차식으로 표현되는 제2 피드백 신호를 생성하는 제2 연산부를 포함하는 연산부를 포함하고,

상기 연산부는 상기 제1 피드백 신호와 상기 제2 피드백 신호 중 작은 값을 상기 피드백 신호로서 상기 피드백 컨트롤러에 출력하는 것이 바람직하다.

상기 제1 연산부는 상기 정류된 제1 접점 전압을 반전시키는 제1 연산 증폭기와, 상기 제1 연산 증폭기의 출력 신호와 2배의 상기 정류된 제2 접점 전압을 더하여 반전시키는 제2 연산 증폭기를 포함하고,

상기 제2 연산부는 상기 정류된 제3 접점 전압을 반전시키는 제3 연산 증폭기와, 상기 제3 연산 증폭기의 출력 신호와 2배의 상기 정류된 제2 접점 전압을 더하여 반전시키는 제4 연산 증폭기를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 감지 신호는,

상기 2차측 제1 코일과 상기 제1 저항 사이의 제1 접점 전압, 그리고

상기 2차측 제2 코일과 상기 제2 저항 사이의 제2 접점 전압일 수 있다.

상기 피드백 회로부는

상기 제1 접점 전압 및 상기 제2 접점 전압을 정류하는 정류부, 그리고

상기 정류된 제1 접점 전압과 상기 정류된 제2 접점 전압의 일차식으로 표현되는 제1 피드백 신호를 생성하는 제1 연산부와 상기 정류된 제1 접점 전압과 상기 정류된 제2 접점 전압의 또 다른 일차식으로 표현되는 제2 피드백 신호를 생성하는 제2 연산부를 포함하는 연산부를 포함하고,

상기 제1 연산부는 제1 저항, 제2 저항, 제1 피드백 저항, 그리고 상기 제1 및 상기 제2 저항을 통하여 각각 상기 제1 및 제2 접점 전압을 입력받고 상기 제1 피드백 저항을 통하여 부궤환 하는 제1 연산 증폭기를 포함하고,

상기 제2 연산부는 제3 저항, 제4 저항, 제2 피드백 저항, 그리고 상기 제3 및 상기 제4 저항을 통하여 각각 상기 제1 및 제2 접점 전압을 입력받고 상기 제2 피드백 저항을 통하여 부궤환 하는 제2 연산 증폭기를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 제1 피드백 저항과 상기 제1 저항과 상기 제2 저항의 비는 1 : 3 : 1.5이고, 상기 제2 피드백 저항과 상기 제3 저항과 상기 제4 저항의 비는 1 : 1.5 : 3인 것이 바람직하다.

상기 2차측 제1 코일과 이에 대응하는 상기 1차측 코일을 결합하여 제1 변압기를 형성하고, 상기 2차측 제2 코일과 이에 대응하는 상기 1차측 코일을 결합하여 제2 변압기를 형성하며, 상기 제1 변압기와 상기 제2 변압기는 분리되어 인버터 PCB 상에 연결되어 있는 것이 바람직하다.

상기 제1 변압기와 상기 제2 변압기는 상기 인버터 PCB 상에서 길이 방향의양단에 배치될 수 있다.

본 발명의 과제를 이루기 위한 또 다른 특징에 따른 액정 표시 장치는,

복수의 램프를 구비하는 램프부,

외부로부터 인가된 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여 상기 램프부에 인가하는 인버터, 그리고

상기 램프로부터 광을 받아 영상 신호를 표시하는 액정 표시판 조립체를 포함하고,

상기 인버터는,

1차측 코일과 2차측 제1 및 제2 코일을 포함하는 전원 변환부,

상기 2차측 코일에 흐르는 전류를 감지하는 전류 감지부,

상기 피드백 회로부로부터 상기 피드백 신호를 받아 상기 램프부에 흐르는 전류가 일정하도록 상기 전원 변환부를 제어하는 인버터 컨트롤러를 포함한다.

상기 인버터가 실장되어 있는 인버터 PCB를 더 포함하고,

상기 2차측 제1 코일과 상기 2차측 제1 코일에 대응하는 상기 1차측 코일을 결합하여 제1 변압기를 형성하고, 상기 2차측 제2 코일과 상기 2차측 제2 코일에 대응하는 상기 1차측 코일을 결합하여 제2 변압기를 형성하며, 상기 제1 변압기와 상기 제2 변압기는 분리되어 상기 인버터 PCB 상에 연결되어 있는 것이 바람직하다.

첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.

이제 본 발명의 실시예에 따른 인버터 및 이를 이용한 액정 표시 장치에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정 표시판 조립체(liquid crystal panel assembly)(300) 및 이에 연결된 게이트 구동부(400), 데이터 구동부(500), 데이터 구동부(500)에 연결된 계조 전압 생성부(800), 액정 표시판 조립체(300)에 빛을 조사하는 조명부(900), 전원 공급부(40), DC-DC 컨버터(50), 그리고 이들을 제어하는 신호 제어부(600)를 포함한다.

한편, 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치를 구조적으로 보면, 표시부(330)와 백라이트부(340)를 포함하는 액정 모듈(350)과 액정 모듈(350)을 수납하는 전면 및 후면 케이스(361, 362)를 포함한다.

표시부(330)는 액정 표시판 조립체(300)와 이에 부착된 게이트 FPC(flexible printed circuit) 기판(410) 및 데이터 FPC 기판(510), 그리고 해당 FPC 기판(410, 510)에 부착되어 있는 게이트 PCB(printed circuit board)(450) 및 데이터 PCB(550)를 포함한다.

액정 표시판 조립체(300)는, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이 구조적으로 볼 때 하부 표시판(100) 및 상부 표시판(200)과 그 사이에 들어 있는 액정층(3)을 포함하며, 도1에 도시한 바와 같이, 액정 표시판 조립체(300)는 등가 회로로 볼 때 복수의 표시 신호선(G₁-G_n, D₁-D_m)과 이에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소(pixel)를 포함한다.

표시 신호선(G₁-G_n, D₁-D_m)은 게이트 신호("주사 신호"라고도 함)를 전달하는 복수의 게이트선(G₁-G_n)과 데이터 신호를 전달하는 데이터 신호선 또는 데이터선(D₁-D_m)을 포함한다. 게이트선(G₁-G_n)은 대략 행 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하고 데이터선(D₁-D_m)은 대략 열 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하다.

각 화소는 표시 신호선(G₁-G_n, D₁-D_m)에 연결된 스위칭 소자(Q)와 이에 연결된 액정 축전기(liquid crystal capacitor)(C_LC) 및 유지 축전기(storagecapacitor)(C_ST)를 포함한다. 유지 축전기(C_ST)는 필요에 따라 생략할 수 있다.

스위칭 소자(Q)는 하부 표시판(100)에 구비되어 있으며, 삼단자 소자로서 그 제어 단자 및 입력 단자는 각각 게이트선(G₁-G_n) 및 데이터선(D₁-D_m)에 연결되어 있으며, 출력 단자는 액정 축전기(C_LC) 및 유지 축전기(C_ST)에 연결되어 있다.

액정 축전기(C_LC)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(190)과 상부 표시판(200)의 공통 전극(270)을 두 단자로 하며 두 전극(190, 270) 사이의 액정층(3)은 유전체로서 기능한다. 화소 전극(190)은 스위칭 소자(Q)에 연결되며 공통 전극(270)은 상부 표시판(200)의 전면에 형성되어 있고 공통 전압(V_com)을 인가받는다. 도 2에서와는 달리 공통 전극(270)이 하부 표시판(100)에 구비되는 경우도 있으며 이때에는 두 전극(190, 270)이 모두 선형 또는 막대형으로 만들어진다.

유지 축전기(C_ST)는 하부 표시판(100)에 구비된 별개의 신호선(도시하지 않음)과 화소 전극(190)이 중첩되어 이루어지며 이 별개의 신호선에는 공통 전압(V_com) 따위의 정해진 전압이 인가된다. 그러나 유지 축전기(C_ST)는 화소 전극(190)이 절연체를 매개로 바로 위의 전단 게이트선과 중첩되어 이루어질 수 있다.

한편, 색 표시를 구현하기 위해서는 각 화소가 색상을 표시할 수 있도록 하여야 하는데, 이는 화소 전극(190)에 대응하는 영역에 적색, 녹색, 또는 청색의 색 필터(230)를 구비함으로써 가능하다. 도 2에서 색 필터(230)는 상부 표시판(200)의 해당 영역에 형성되어 있지만 이와는 달리 하부 표시판(100)의 화소 전극(190) 위 또는 아래에 형성할 수도 있다.

액정 표시판 조립체(300)의 두 표시판(100, 200) 중 적어도 하나의 바깥 면에는 빛을 편광시키는 편광자(도시하지 않음)가 부착되어 있다.

도 2에서 백라이트부(340)는 액정 표시판 조립체(300)의 하부에 장착되어 있는 복수의 램프(341)와 조립체(300)와 램프(341) 사이에 위치하며 램프(341)로부터의 빛을 조립체(300)로 유도 및 확산하는 도광판(342) 및 복수의 광학 시트(343), 그리고 램프(341)의 하부에 위치하며 램프(341)로부터의 빛을 조립체(300) 쪽으로 반사시키는 반사판(344)을 포함한다.

램프(341)는 도 1에서 램프부(910)로 나타나 있으며, 본 실시예에서는 램프(341)로 EEFL(external electrode fluorescent lamp)을 사용한다. 이러한 EEFL은 외부 전극을 가진다.

도 1을 보면 조명부(900)는 도 2에서 램프(341)에 해당하는 램프부(910)와 램프부(910)를 점멸시키고 점멸 시간을 제어함으로써 화면의 밝기를 조절하는 인버터(inverter)(920)를 포함한다. 인버터(920)는 별도로 장착된 인버터 PCB(도시하지 않음)에 구비될 수도 있고 게이트 PCB(450)나 데이터 PCB(550)에 구비될 수도 있다. 이들에 대하여는 뒤에서 상세하게 설명한다.

전원 공급부(40)는 AC 입력부(41)와 AC-DC 정류부(42)를 포함한다. AC 입력부(41)는 외부로부터 교류 전압(AC)을 입력받아 이 전압(AC)을 AC-DC 정류부(42)에 인가한다. AC-DC 정류부(42)는 교류 전압(AC)을 직류 전압(DC)으로 변환하여 인버터(920) 및 DC-DC 컨버터(50)에 제공한다.

인버터(920)는 AC-DC 정류부(42)로부터의 직류 전압을 램프부(900)를 구동하기 적합한 교류 전압으로 변환하여 출력한다. 이 인버터(920)는 램프에 일정한 전류가 흐르도록 제어하기 위하여 전류 감지부 및 피드백 회로부 등을 포함하는데, 상세한 설명은 후술한다.

DC-DC 컨버터(50)는 AC-DC 정류부(42)에서 인가받은 직류 전압(DC)을 소정의 전압 레벨로 변환하여 각 구동부(400, 500) 및 신호 제어부(600), 그리고 액정 표시판 조립체(300) 등에 제공한다.

계조 전압 생성부(800)는 화소의 투과율과 관련된 두 벌의 복수 계조 전압을 생성한다. 두 벌 중 한 벌은 공통 전압(V_com)에 대하여 양의 값을 가지고 다른 한 벌은 음의 값을 가진다.

게이트 구동부(400)는 액정 표시판 조립체(300)의 게이트선(G₁-G_n)에 연결되어 외부로부터의 게이트 온 전압(V_on)과 게이트 오프 전압(V_off)의 조합으로 이루어진 게이트 신호를 게이트선(G₁-G_n)에 인가하며 통상 복수의 집적 회로로 이루어진다.

데이터 구동부(500)는 액정 표시판 조립체(300)의 데이터선(D₁-Dm)에 연결되어 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압을 선택하여 데이터 신호로서 화소에 인가하며 통상 복수의 집적 회로로 이루어진다.

복수의 게이트 구동 집적 회로 또는 데이터 구동 집적 회로는 TCP(tape carrier package)(도시하지 않음)에 실장하여 TCP를 액정 표시판 조립체(300)에 부착할 수도 있고, TCP를 사용하지 않고 유리 기판 위에 이들 집적 회로를 직접 부착할 수도 있으며(chip on glass, COG 실장 방식), 이들 집적 회로와 같은 기능을 수행하는 회로를 액정 표시판 조립체(300)에 직접 실장할 수도 있다.

신호 제어부(600)는 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500) 등의 동작을 제어하는 제어 신호를 생성하여, 각 해당하는 제어 신호를 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500)에 제공한다.

그러면 이러한 액정 표시 장치의 표시 동작에 대하여 좀더 상세하게 설명한다.

신호 제어부(600)는 외부의 그래픽 제어기(도시하지 않음)로부터 RGB 영상 신호(R, G, B) 및 이의 표시를 제어하는 입력 제어 신호, 예를 들면 수직 동기 신호(V_sync)와 수평 동기 신호(H_sync), 메인 클록(MCLK), 데이터 인에이블 신호(DE) 등을 제공받는다. 신호 제어부(600)는 입력 영상 신호(R, G, B)와 입력 제어 신호를 기초로 영상 신호(R, G, B)를 액정 표시판 조립체(300)의 동작 조건에 맞게 적절히 처리하고 게이트 제어 신호(CONT1) 및 데이터 제어 신호(CONT2) 등을 생성한 후, 게이트 제어 신호(CONT1)를 게이트 구동부(400)로 내보내고 데이터 제어 신호(CONT2)와 처리한 영상 신호(R', G', B')는 데이터 구동부(500)로 내보낸다.

게이트 제어 신호(CONT1)는 게이트 온 펄스(게이트 신호의 하이 구간)의 출력 시작을 지시하는 수직 동기 시작 신호(STV), 게이트 온 펄스의 출력 시기를 제어하는 게이트 클록 신호(CPV) 및 게이트 온 펄스의 폭을 한정하는 출력 인에이블 신호(OE) 등을 포함한다.

데이터 제어 신호(CONT2)는 영상 데이터(R', G', B')의 입력 시작을 지시하는 수평 동기 시작 신호(STH)와 데이터선(D₁-D_m)에 해당 데이터 전압을 인가하라는 로드 신호(LOAD), 공통 전압(V_com)에 대한 데이터 전압의 극성(이하 "공통 전압에 대한 데이터 전압의 극성"을 줄여 "데이터 전압의 극성"이라 함)을 반전시키는 반전 신호(RVS) 및 데이터 클록 신호(HCLK) 등을 포함한다.

데이터 구동부(500)는 신호 제어부(600)로부터의 데이터 제어 신호(CONT2)에 따라 한 행의 화소에 대응하는 영상 데이터(R', G', B')를 차례로 입력받고, 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압 중 각 영상 데이터(R', G', B')에 대응하는 계조 전압을 선택함으로써, 영상 데이터(R', G', B')를 해당 데이터 전압으로 변환한다.

게이트 구동부(400)는 신호 제어부(600)로부터의 게이트 제어 신호(CONT1)에 따라 게이트 온 전압(V_on)을 게이트선(G₁-G_n)에 인가하여 이 게이트선(G₁-G_n)에 연결된 스위칭 소자(Q)를 턴온시킨다.

하나의 게이트선(G₁-G_n)에 게이트 온 전압(V_on)이 인가되어 이에 연결된 한 행의 스위칭 소자(Q)가 턴 온되어 있는 동안[이 기간을 "1H" 또는 "1 수평 주기(horizontal period)"이라고 하며 수평 동기 신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(DE), 게이트 클록(CPV)의 한 주기와 동일함], 데이터 구동부(500)는 각 데이터 전압을 해당 데이터선(D₁-D_m)에 공급한다. 데이터선(D₁-D_m)에 공급된 데이터 전압은 턴온된 스위칭 소자(Q)를 통해 해당 화소에 인가된다.

이러한 방식으로, 한 프레임(frame) 동안 모든 게이트선(G₁-G_n)에 대하여 차례로 게이트 온 전압(V_on)을 인가하여 모든 화소에 데이터 전압을 인가한다. 한 프레임이 끝나면 다음 프레임이 시작되고 각 화소에 인가되는 데이터 전압의 극성이 이전 프레임에서의 극성과 반대가 되도록 데이터 구동부(500)에 인가되는 반전 신호(RVS)의 상태가 제어된다("프레임 반전"). 이때, 한 프레임 내에서도 반전 신호(RVS)의 특성에 따라 한 데이터선을 통하여 흐르는 데이터 전압의 극성이 바뀌거나("라인 반전"), 한 화소행에 인가되는 데이터 전압의 극성도 서로 다를 수 있다("도트 반전").

그러면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 인버터를 도 4를 참고로 하여 상세히 설명한다.

도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 인버터는 전원 변환부(940), 저항(R1, R2, R3)으로 이루어진 전류 감지부, 피드백 회로부(950), 그리고 인버터 컨트롤러(930)를 포함한다.

전원 변환부(940)는 액정 표시 장치의 전원 공급부(40)로부터 공급된 직류 전압을 교류 전압으로 변환하고 이를 램프부(910)로 공급하여 램프부(910)의 복수의 램프를 플로팅 구동한다. 이러한 전원 변환부(940)는 낮은 교류 전압을 높은 교류 전압으로 변환하는 권선형 변압기(transformer) 등을 포함하는데, 이 변압기는 1차측 코일(941)과 한 쌍의 2차측 코일(942, 943)을 포함한다.

전원 변환부(940)의 1차측 코일(941)에 인가된 전압은 2차측 코일(942, 943)에서 고전압으로 유도되고, 2차측 코일(942, 943)에 의한 전압은 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 램프부(910)를 이루는 병렬 연결되어 있는 복수의 램프 양단 전극에 인가되어 램프를 플로팅 구동시킨다. 즉, 전원 변환부(940)는 램프부(910) 양단에 크기는 동일하고 극성이 반대인 전압을 인가한다.

전류 감지부는 변압기의 2차측 코일(942, 943)을 통하여 램프부(910)에 흐르는 관전류를 감지하여 이에 대응하는 전압을 피드백 회로부(950)에 공급한다. 전류 감지부는 2차측 코일(942, 943) 사이에 직렬 연결된 한 쌍의 저항(R1, R2)과 저항(R1, R2) 사이의 접점(n2), 즉 센터 접점(n2)과 접지 사이에 연결되어 있는 저항(R3)으로 이루어져 있다. 여기서 저항(R1, R2, R3)은 동일한 저항값을 갖도록 설정할 수 있다.

피드백 회로부(950)는 전류 감지부로부터 2차측 코일(942, 943)에 흐르는 전류에 대응하는 전압을 받아 램프에 흐르는 전류인 관전류(IL)에 대응하는 피드백 신호(Vf)를 생성한다. 피드백 회로부(950)는 2차측 제1 코일(942)과 저항(R1) 사이의 접점(n1)에서 접지 방향으로 연결된 다이오드(D), 다이오드(D)와 접지 사이에 연결된 한 쌍의 저항, 그리고 저항 사이의 접점과 접지 사이에 연결되어 있는 축전기를 포함한다. 본 실시예에서는 피드백 회로부(950)가 접점(n1)의 전압을 추출하는 것으로 설명하였다. 그러나 이에 한정하지 않으며 피드백 회로부(950)의 다이오드(D)를 2차측 코일(943)과 저항(R2) 사이의 접점(n3)에 연결시킴으로써 피드백 회로부(950)가 접점(n3)의 전압을 추출할 수도 있다.

인버터 컨트롤러(930)는 피드백 회로부(950)로부터 피드백 신호(Vf)를 입력받아, 램프의 부하 변동에 따른 관전류 변화를 안정화시키도록, 즉 램프에 흐르는 전류가 일정하도록, 전원 변환부(940)를 제어한다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 인버터에 의하면 플로팅 구동 방식을 채용하면서도 관전류에 대응하는 피드백 신호를 생성하여 안정적인 휘도를 나타내도록 관전류를 생성할 수 있다. 그리고 본 실시예의 인버터에 의하면 회로 감지부 및 피드백 회로부를 간단하게 구현할 수 있다.

다음으로 본 발명의 제2 실시예에 따른 인버터를 도 5 및 도 6을 참고로 하여 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 인버터를 도시한 블록도이고, 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 인버터를 도시한 회로도이다. 제2 실시예에 따른 인버터는 인버터의 누설 전류를 고려하여 램프에 흐르는 순수한 관전류에 대응하는 전압을 추출하여 피드백한다.

도 5에 도시한 바와 같이, 제2 실시예에 따른 인버터는 전원 변환부(940), 저항(R1, R2, R3)으로 이루어진 전류 감지부, 피드백 회로부(950), 그리고 인버터 컨트롤러(930)를 포함한다.

전원 변환부(940), 전류 감지부, 그리고 인버터 컨트롤러(930)는 앞에서 설명한 제1 실시예에서와 동일하므로 설명을 생략한다.

제2 실시예에 따른 피드백 회로부(950)는 정류부(951) 및 연산부(955)를 포함한다. 정류부(951)는 전류 감지부로부터의 교류 전압을 직류 전압으로 변환하여 연산부(955)에 전달한다. 연산부(955)는 정류부(951)로부터의 직류 전압을 입력받아 램프부에 흐르는 관전류에 비례하는 피드백 신호(Vf)를 생성하여 인버터 컨트롤러(930)에 공급한다.

도 6에 도시한 바와 같이, 제2 실시예에 따른 피드백 회로부(950)의 정류부(951)는 제1 정류부(952)와 제2 정류부(953)로 이루어져 있다. 제1 정류부(952)는 2차측 제1 코일(942)과 저항(R1) 사이의 접점(n1)에서 접지 방향으로 연결된 다이오드(D1), 다이오드(D1)와 접지 사이에 연결된 한 쌍의 저항, 그리고 저항 사이의 접점과 접지 사이에 연결되어 있는 축전기를 포함한다. 제2 정류부(953)는 저항(R1, R2) 사이의 접점(n2)에서 접지 방향으로 연결된 다이오드(D2), 다이오드(D2)와 접지 사이에 연결된 한 쌍의 저항, 그리고 저항 사이의 접점과 접지 사이에 연결되어 있는 축전기를 포함한다.

제1 정류부(952)는 전원 변환부(940)의 2차측 제1 코일(942)의 전압(Va)을 정류하여 직류 전압(V1)을 생성하고, 제2 정류부(953)는 전원 변환부(940)의 2차측 코일(942, 943)의 센터 접점(n2)의 전압(Vb)을 정류하여 직류 전압(V2)을 생성한다.

연산부(955)는 피드백 저항(R5, R8)을 통하여 각각 부궤환 하는 제1 및 제2 연산 증폭기(OP1, OP2)를 포함한다. 제1 연산 증폭기(OP1)의 반전 단자(-)와 피드백 저항(R5) 사이의 접점과 제1 정류부(952)의 출력(V1) 사이에는 입력 저항(R4)이 연결되어 있다. 제2 연산 증폭기(OP2)의 반전 단자(-)와 피드백 저항(R8) 사이의 접점과 제1 연산 증폭기(OP1)의 출력 사이에는 입력 저항(R6)이 연결되어 있고, 제2 연산 증폭기(OP2)의 반전 단자(-)와 피드백 저항(R8) 사이의 접점과 제2 정류부(953)의 출력(V2) 사이에는 입력 저항(R7)이 연결되어 있다. 제1 및 제2 연산 증폭기(OP1, OP2)의 비반전 단자(+)는 접지되어 있다.

제1 연산 증폭기(OP1)의 출력 신호는 -(R5/R4)·V1로 표시되고, 제2 연산 증폭기(OP2)의 출력 신호(Vf)는 (R5/R4)·(R8/R6)·V1 - (R8/R7)·V2로 표시된다. 즉, 피드백 신호(Vf)를 제1 및 제2 정류부(952, 953)의 출력 신호(V1, V2)의 일차식으로 나타낼 수 있으며, 연산부(955)의 저항(R4∼R8) 값을 적절히 설정함으로써 피드백 신호(Vf)를 원하는 일차식으로 나타낼 수 있다.

한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 피드백 회로부(950)는 누설 전류(Ik)를 제거하고 램프에 흐르는 순수한 관전류(IL)에 비례하는 피드백 신호(Vf)를 생성하는데, 이를 도 7을 참조하여 설명한다.

일반적으로, 인버터를 구성하는 권선형 변압기는 고전압이 인가되며 높은 주파수가 발생한다. 따라서 변압기, 변압기의 덮개, 램프 와이어, 또한 램프 등에서 누설 전류가 발생할 수 있다.

도 7에서와 같이, 램프의 양단에 극성이 반대이고 크기가 동일한 전압을 인가하는 인버터 회로 구조에서, 누설 전류(Ik)가 도시한 I1 전류 쪽으로 발생되는 경우를 고려하여 전류를 분석하면 다음 [수학식 1] 및 [수학식 2]로 나타낼 수 있다.

I1 = IL + Ik

I2 = IL

또한, 2차측 코일(942, 943)의 센터 접점(n2)에서 키르히호프 전류 법칙을 적용하면, I2 = I1 + I3 가 되고, 이를 [수학식 1] 및 [수학식 2]에 적용하면, 다음 [수학식 3]이 성립한다.

I3 = -Ik

여기서, IL은 램프에 흐르는 관전류이고, Ik는 누설 전류, I1, I2, I3은 각각 저항(R1, R2, R3)에 흐르는 전류이다.

[수학식 3]은 센터 접점(n2)에서 그라운드(GND)로 흐르는 전류(I3)를 통하여 예측할 수 없는 누설 전류(Ik)를 고려할 수 있음을 의미한다.

[수학식 1] 및 [수학식 3]으로부터 IL = I1 - Ik = I1 + I3 임을 알 수 있다.

즉, 저항(R1) 및 저항(R3)에 흐르는 전류(I1, I3)만으로, 누설 전류(Ik)를 제거한 관전류(IL)에 비례하는 신호만을 인버터 컨트롤러(930)에 피드백 할 수 있다.

따라서, 본 발명의 제2 실시예에서, 접점(n1, n2)에 걸리는 전압(Va, Vb)을 피드백 회로부(950)로 인가한다.

한편, 도 7에서, R1 = R2 = R3 = R 이라고 하면, 다음 [수학식 4] 및 [수학식 5]와 같은 비례관계가 있다.

V1 ∝ Va = R·I1 - R·I3 = R·(IL + 2·Ik)

V2 ∝ Vb = R·Ik

여기서, Va는 접점(n1)에 걸리는 전압이고, Vb는 접점(n2)에 걸리는 전압이다.

다이오드(D1, D2) 양단의 전압 강하량이 Va 와 Vb에 비하여 상대적으로 무시할 수 있는 양이고, 다이오드 출력 전압을 나누는 저항의 분압비가 상대적으로 크다면, 즉, 연산부(955)의 입력 전압(V1, V2)이 전압(Va,Vb)을 정류한 전압과 각각 같다면, 관전류(IL)량에 비례하는 피드백 신호(Vf)의 연산식은 다음 [수학식 6]과 같이 나타낼 수 있다.

Vf = V1 - 2·V2 = R·IL

그러므로, 본 발명의 제2 실시예의 피드백 회로부(950)는 연산부(955)의 저항(R4∼R8)을 적절히 선택하여 V1 - 2·V2 연산을 수행함으로써 피드백 신호(Vf)를생성할 수 있다. 예를 들면, R4 = R5 = R6 = R8 = 2·R7 이 되도록 저항을 설정할 수 있다.

한편, 본 발명의 제2 실시예에서는, I1 전류 쪽에서의 누설 전류를 고려한 피드백 신호(Vf)를 생성하였으나, I2 전류 쪽에서의 누설 전류를 고려한 피드백 신호(Vf)를 생성하도록 피드백 회로부를 형성할 수도 있다. 이 경우 2차측 제1 코일(942)의 접점(n1)의 전압을 추출하지 않고 2차측 제2 코일(943)의 접점(n3)의 전압을 추출한다. 구체적인 회로 및 동작은 앞서 설명한 제2 실시예에서와 유사하므로 상세한 설명은 생략한다.

결국, 본 발명의 제2 실시예에 따른 인버터에 의하면, 누설 전류(Ik)를 뺀 순수한 관전류(IL)량에 비례하는 피드백 신호(Vf)를 생성하여 인버터 컨트롤러(930)에 공급함으로써, 램프를 플로팅 구동하였을 때, 보다 안정적인 휘도를 발생시킬 수 있다.

그러면, 도 8을 참조하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 인버터를 상세하게 설명한다.

도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 인버터를 도시한 회로도이다. 제3 실시예에 따른 인버터는 인버터의 누설 전류가 2차측 코일 어느 쪽에서 발생하더라도 램프에 흐르는 순수한 관전류에 비례하는 피드백 신호(Vf)를 생성한다.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 인버터는 전원 변환부(940), 저항(R1, R2, R3)으로 이루어진 전류 감지부, 피드백 회로부(950), 그리고 인버터 컨트롤러(930)를 포함한다.

제3 실시예에 따른 피드백 회로부(950)는 정류부(951) 및 연산부(955)를 포함한다. 정류부(951)는 전류 감지부로부터의 교류 전압을 직류 전압으로 변환하여 연산부(955)에 전달한다. 연산부(955)는 정류부(951)로부터의 직류 전압을 입력받아 램프부에 흐르는 관전류에 비례하는 피드백 신호(Vf)를 생성하여 인버터 컨트롤러(930)에 공급한다.

도 8에 도시한 바와 같이, 제3 실시예에 따른 피드백 회로부(950)의 정류부(951)는 제1 정류부(952), 제2 정류부(953), 그리고 제3 정류부(954)로 이루어져 있다. 제1 정류부(952)는 2차측 제1 코일(942)과 저항(R1) 사이의 접점(n1)에서 접지 방향으로 연결된 다이오드(D1), 다이오드(D1)와 접지 사이에 연결된 한 쌍의 저항, 그리고 저항 사이의 접점과 접지 사이에 연결되어 있는 축전기를 포함한다. 제2 정류부(953)는 저항(R1, R2) 사이의 접점(n2)에서 접지 방향으로 연결된 다이오드(D2), 다이오드(D2)와 접지 사이에 연결된 한 쌍의 저항, 그리고 저항 사이의 접점과 접지 사이에 연결되어 있는 축전기를 포함한다. 제3 정류부(954)는 2차측 제2 코일(943)과 저항(R2) 사이의 접점(n3)에서 접지 방향으로 연결된 다이오드(D3), 다이오드(D3)와 접지 사이에 연결된 한 쌍의 저항, 그리고 저항 사이의 접점과 접지 사이에 연결되어 있는 축전기를 포함한다.

제1 정류부(952)는 전원 변환부(940)의 2차측 제1 코일(942)의 전압(Va)을 정류하여 직류 전압(V1)을 생성하고, 제2 정류부(953)는 전원 변환부(940)의 2차측코일(942, 943)의 센터 접점(n2)의 전압(Vb)을 정류하여 직류 전압(V2)을 생성하며, 제3 정류부(954)는 전원 변환부(940)의 2차측 제2 코일(943)의 전압(Vc)을 정류하여 직류 전압(V3)을 생성한다.

연산부(955)는 피드백 저항을 통하여 각각 부궤환 하는 제1 및 제3 연산 증폭기(OP1, OP3)를 포함하는 제1 연산부, 제2 및 제4 연산 증폭기(OP2, OP4)를 포함하는 제2 연산부, 그리고 다이오드(D4, D5)와 제5 연산 증폭기(OP5)를 포함하는 출력부를 포함한다.

도 8에 보이는 바와 같이, 제1 연산부와 제2 연산부의 구조는 앞서 설명한 도 6에서의 연산부(955)의 구조와 동일하므로 설명을 생략한다.

제2 실시예에서와 마찬가지로 본 실시예에서도, 제1 연산부의 출력 신호(Vf1)를 제1 정류부(952)와 제2 정류부(953)의 출력 신호(V1, V2)의 일차식으로 나타낼 수 있고, 제1 연산부에 포함되어 있는 저항값을 적절히 설정함으로써 원하는 출력 신호(Vf1)를 생성할 수 있다. 마찬가지로, 제2 연산부의 출력 신호(Vf2)를 제2 정류부(953)와 제3 정류부의 출력 신호(V2, V3)의 일차식으로 나타낼 수 있고, 제2 연산부에 포함되어 있는 저항값을 적절히 설정함으로써 원하는 출력 신호(Vf2)를 생성할 수 있다.

예를 들면, 저항값을 적절히 설정함으로써 제1 연산 증폭기(OP1)는 제1 정류부(952)에서 출력된 전압(V1)을 -V1으로 반전시키고, 제3 연산 증폭기(OP3)는 제1 연산 증폭기(OP1)의 출력 전압(-V1)과 제2 정류부(953)의 출력 전압(V2)을 입력받아 제1 연산 증폭기(OP1)의 출력 전압(-V1)과 2배의 제2 정류부(953)의 출력전압(V2)을 더하여 반전시킨 전압{Vf1 = -[(-V1) + 2·V2] = V1 - 2·V2}을 출력할 수 있다. 또한 제2 연산 증폭기(OP2)는 제3 정류부(954)에서 출력된 전압(V3)을 -V3로 반전시키고, 제4 연산 증폭기(OP4)는 제2 연산 증폭기(OP2)의 출력 전압(-V3)과 제2 정류부(953)의 출력 전압(V2)을 입력받아 제2 연산 증폭기의 출력 전압(-V1)과 2배의 제2 정류부(953)의 출력 전압(V2)을 더하여 반전시킨 전압{Vf2 = -[(-V3) + 2·V2] = V3 - 2·V2}을 출력할 수 있다.

본 실시예의 연산부(955)의 출력부는 제1 연산부와 제2 연산부의 출력 전압(Vf1, Vf2) 중 작은 전압을 선택하여 피드백 전압(Vf)을 생성한다. 다이오드(D4, D5)는 전압(Vf1, Vf2) 중 작은 전압이 접점(nf)에 인가되도록 경로를 결정하고, 제5 연산 증폭기(OP5)는 접점(nf)에 걸린 피드백 신호(Vf)를 인버터 컨트롤러(930)에 인가하는 버퍼로서 동작한다.

앞선 제2 실시예에서는 2차측 코일 어느 한 쪽에 누설 전류(Ik)가 흐른다고 가정하고 램프에 흐르는 관전류(IL)에 해당하는 전압을 피드백하였다. 그러나 본 실시예에서는 2차측 제1 및 제2 코일(942, 943)에 모두 누설 전류(Ik)가 흐른다고 가정하고, 램프에 흐르는 관전류(IL)에 해당하는 전압(Vf1, Vf2)을 피드백하고 이 전압(Vf1, Vf2) 중 작은 값을 피드백 신호(Vf)로 선택함으로써 누설 전류(Ik)의 영향을 많이 받는 쪽의 전압을 피드백하도록 하였다.

따라서, 본 발명의 제3 실시예에 따른 인버터는, 위에서 설명한 제2 실시예에서와 같이, 누설 전류(Ik)를 제거하고 램프에 흐르는 순수한 관전류(IL)에 대응하는 피드백 신호(Vf)를 생성할 수 있다. 또한 본 실시예에 의하면 누설 전류(Ik)가 2차측의 어느 쪽 코일에서 발생하더라도 램프에 흐르는 순수한 관전류(IL)에 대응하는 피드백 신호(Vf)를 생성할 수 있다.

그러면, 도 9를 참조하여 본 발명의 제4 실시예에 따른 인버터를 상세하게 설명한다.

도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 인버터를 도시한 회로도이다. 본 실시예에 따른 인버터도 제3 실시예에서와 마찬가지로 인버터의 누설 전류가 2차측 코일 어느 쪽에서 발생하더라도 램프에 흐르는 순수한 관전류에 비례하는 피드백 신호(Vf)를 생성한다.

도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예에 따른 인버터는 전원 변환부(940), 저항(R1, R2, R3)으로 이루어진 전류 감지부, 피드백 회로부(950), 그리고 인버터 컨트롤러(930)를 포함한다.

도 9에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예에 따른 피드백 회로부(950)는 정류부(951) 및 연산부(955)를 포함한다. 정류부(951)는 전류 감지부로부터의 교류 전압을 직류 전압으로 변환하여 연산부(955)에 전달한다. 연산부(955)는 정류부(951)로부터의 직류 전압을 입력받아 램프부에 흐르는 관전류에 비례하는 피드백 신호(Vf)를 생성하여 인버터 컨트롤러(930)에 공급한다.

본 실시예의 정류부(951)는 제1 정류부(952) 및 제2 정류부(953)로 이루어져 있다. 제1 정류부(952)는 2차측 제1 코일(942)과 저항(R1) 사이의 접점(n1)에서접지 방향으로 연결된 다이오드(D1), 다이오드(D1)와 접지 사이에 연결된 한 쌍의 저항, 그리고 저항 사이의 접점과 접지 사이에 연결되어 있는 축전기를 포함한다. 제2 정류부(953)는 2차측 제2 코일(943)과 저항(R2) 사이의 접점(n3)에서 접지 방향으로 연결된 다이오드(D2), 다이오드(D2)와 접지 사이에 연결된 한 쌍의 저항, 그리고 저항 사이의 접점과 접지 사이에 연결되어 있는 축전기를 포함한다. 본 실시예에서는 앞의 실시예에서와 달리 다이오드(D1, D2)의 극성이 바뀌어 연결되어 있다.

제1 정류부(952)는 전원 변환부(940)의 2차측 제1 코일(942)의 전압(Va)을 정류하여 직류 전압(V1)을 생성하고, 제2 정류부(953)는 전원 변환부(940)의 2차측 제2 코일(943)의 전압(Vc)을 정류하여 직류 전압(V3)을 생성한다.

연산부(955)는 피드백 저항(Rf1, Rf2)을 통하여 각각 부궤환 하는 제1 및 제2 연산 증폭기(OP1, OP2)와 출력부를 포함한다. 제1 연산 증폭기(OP1)의 반전 단자(-)와 피드백 저항(Rf1) 사이의 접점과 제1 정류부(952)와 제2 정류부(953)의 출력 단자(V1, V3) 사이에는 입력 저항(Rin1, Rin2)이 각각 연결되어 있다. 제2 연산 증폭기(OP2)의 반전 단자(-)와 피드백 저항(Rf2) 사이의 접점과 제1 정류부(952)와 제2 정류부(953)의 출력 단자(V1, V3) 사이에는 입력 저항(Rin3, Rin4)이 각각 연결되어 있다. 제1 및 제2 연산 증폭기(OP1, OP2)의 비반전 단자(+)는 접지되어 있다.

본 실시예의 연산부(955)의 출력부는 제1 및 제2 연산 증폭기(OP1, OP2)의 출력 전압(Vf1, Vf2) 중 작은 전압을 선택하여 피드백 전압(Vf)을 생성한다. 다이오드(D3, D4)는 전압(Vf1, Vf2) 중 작은 전압이 접점(nf)에 인가되도록 경로를 결정하고, 제3 연산 증폭기(OP3)는 접점(nf)에 걸린 피드백 신호(Vf)를 인버터 컨트롤러(930)에 인가하는 버퍼로서 동작한다.

한편, 본 발명의 제4 실시예에 따른 피드백 회로부(950)는, 제3 실시예에서와 같이, 인버터의 누설 전류(Ik)가 2차측 코일 어느 쪽에서 발생하더라도 누설 전류(Ik)를 제거하고 램프에 흐르는 순수한 관전류(IL)에 비례하는 피드백 신호(Vf)를 생성한다. 또한 본 실시예에 따른 피드백 회로부(950)는 센터 접점(n2)의 전압(Vb)을 입력받지 않고도 피드백 신호(Vf)를 생성하는데, 이를 도 10을 참고로 하여 설명한다.

도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 피드백 회로부의 연산부(955)를 설명하기 위하여 도시한 회로도이다.

2차측 제1 코일(942) 쪽에서 누설 전류(Ik)가 발생할 경우인 [수학식 1] 및 [수학식 2]와 같은 방법으로, 2차측 제2 코일(943) 쪽에서 누설 전류(Ik)가 발생할 경우의 전류식은 다음 [수학식 7] 및 [수학식 8]과 같다. 여기서 각 기호는 앞에서 정의한 기호와 동일하다.

I1 = IL

I2 = IL + Ik

이 경우, I3 = Ik이고, 제1 접점(n1) 및 제3 접점(n3)에서의 전압(Va, Vc)은다음 [수학식 9] 및 [수학식 10]과 같이 나타낼 수 있다.

Va = I1·R + Vb = IL·R - Ik·R

Vc = Vb - I2·R = -Ik·R - (IL + Ik)·R = -IL·R - 2·Ik·R

본 발명의 제4 실시예의 정류부(951)는 다이오드(D1, D2)의 애노드(anode)가 저항을 통하여 접지되어 있는 구조로 되어 있는데, 제1 및 제2 정류부(952, 953)는 입력되는 교류 전압(Va, Vc)을 다음 [수학식 11] 및 [수학식 12]로 표시되는 직류 전압(V1, V3)으로 변환하여 출력한다.

V1 = - (IL·R - Ik·R) = -IL·R + Ik·R

V3 = -IL·R - 2·Ik·R

[수학식 11] 및 [수학식 12]로부터, 2차측 제2 코일(943) 쪽에서의 누설 전류(Ik)를 고려한 본 발명의 제4 실시예에 따른 피드백 신호(Vf2)는 다음 [수학식 13]으로 나타낼 수 있다.

Vf2 = IL·R = -(2·V1 + V3)/3

한편, 도 10에서의 연산 증폭기의 출력 신호(Vf)는 다음 [수학식 14]와 같다.

Vf = -(Rf/Rinx)V1 - (Rf/Riny)V3

[수학식 13]과 [수학식 14]를 대비해 보면 도 10의 저항(Rf, Rinx, Riny)을 적절히 조정함으로써 [수학식 14]를 [수학식 13]과 동일한 식으로 만들 수 있다. 따라서 본 실시예에 따른 피드백 회로부(950)의 연산부(955)는 도 10에 도시한 연산 증폭기와 저항으로 형성될 수 있다. 이 경우, Rinx = 1.5·Rf, Riny = 3·Rf이 성립하고, 비례식 Rf : Rinx : Riny = 1 : 1.5 : 3이 성립한다.

한편, 2차측 제1 코일(942) 쪽에서의 누설 전류(Ik)를 고려하는 경우, 본 발명의 제4 실시예에 따른 피드백 신호(Vf1)를 고려해 보자. 이 경우 전류 관계는 [수학식 1] 내지 [수학식 3]과 같고, 제1 접점(n1) 및 제3 접점(n3)에서의 전압(Va, Vc)은 다음 [수학식 15] 및 [수학식 16]과 같이 나타낼 수 있다.

Va = I1·R + Vb = IL·R + 2·Ik·R

Vc = Vb - I2·R = Ik·R - IL·R = -IL·R + Ik·R

제1 및 제2 정류부(952, 953)는 입력되는 교류 전압(Va, Vc)을 다음 [수학식 17] 및 [수학식 18]로 표시되는 직류 전압(V1, V3)으로 변환하여 출력한다.

V1 = - (IL·R + 2·Ik·R)

V3 = -IL·R + Ik·R

[수학식 17] 및 [수학식 18]로부터, 2차측 제1 코일(942) 쪽에서의 누설 전류(Ik)를 고려한 본 발명의 제4 실시예에 따른 피드백 신호(Vf1)는 다음 [수학식 19]로 나타낼 수 있다.

Vf1 = IL·R = -(V1 + 2·V3)/3

[수학식 19]와 [수학식 14]를 대비해 보면 도 10의 저항(Rf, Rinx, Riny)을 적절히 조정함으로써 [수학식 14]를 [수학식 19]와 동일한 식으로 만들 수 있다. 따라서 본 실시예에 따른 피드백 회로부(950)의 연산부(955)는 도 10에 도시한 연산 증폭기와 저항으로 형성될 수 있다. 이 경우, Rinx = 3·Rf, Riny = 1.5·Rf이 성립하고, 비례식 Rf : Rinx : Riny = 1 : 3 : 1.5이 성립한다.

도 10에 도시된 연산 증폭기와 저항을 이용하여 도 9에 도시한 것처럼 회로를 형성하면, 2차측 제1 및 제2 코일(942, 943) 어느 쪽에서 누설 전류(Ik)가 발생하더라도 누설 전류(Ik)를 제외하고 램프에 흐르는 순수한 관전류(IL)에 비례하는 피드백 신호(Vf)를 생성할 수 있다. 즉, 도9에서, 제1 연산 증폭기(OP1)의 출력 신호(Vf1)는 -(Rf1/Rin1)V1 - (Rf1/Rin2)V3으로 표시되고, 제2 연산 증폭기(OP2)의 출력 신호(Vf2)는 -(Rf2/Rin3)V1 - (Rf2/Rin4)V3으로 표시된다. 결국 제1 및 제2 연산 증폭기(OP1, OP2)의 출력 신호(Vf1, Vf2)를 제1 및 제2 정류부(952, 953)의 출력 신호(V1, V3)의 일차식으로 나타낼 수 있으며, 저항값을 적절히 설정함으로써 원하는 일차식으로 나타낼 수 있다.

앞에서 살펴본 바와 같이, 연산부(955)의 저항 비는 Rf1 : Rin1 : Rin2 = 1 : 3 : 1.5이고, Rf2 : Rin3 : Rin4 = 1 : 1.5 : 3이다. 예를 들면, 저항값을 Rf1 = Rf2 = 100KΩ, Rin1 = Rin4 = 300KΩ, Rin2 = Rin3 = 150KΩ으로 설정할 수 있다.

이와 같이 본 발명의 제4 실시예에 따른 인버터는, 위에서 설명한 제3 실시예에서와 같이, 누설 전류(Ik)를 제거하고 램프에 흐르는 순수한 관전류(IL)에 대응하는 피드백 신호(Vf)를 생성할 수 있으며, 또한 누설 전류(Ik)가 2차측의 어느 쪽 코일에서 발생하더라도 램프에 흐르는 순수한 관전류(IL)에 대응하는 피드백 신호(Vf)를 생성할 수 있다. 그리고 본 실시예에 의하면 센터 접점의 전압(Vb)를 추출하지 않으므로 피드백 회로부(950)를 간단하게 구현할 수 있다.

그러면 위에서 설명한 본 발명에 따른 인버터의 전원 변환부(940) 및 전류 감지부가 인버터 PCB 상에 어떻게 배치되는지 도 11을 참고로 하여 설명한다.

도 11은 본 발명의 한 실시예에 따른 전원 변환부(940) 및 전류 감지부가 인버터 PCB 상에 배치되어 있는 상태를 보여주는 도면이다.

도 11에 보이는 바와 같이, 몰드 프레임(365)은 복수의 램프(341)를 수납하고 있다. 또한, 몰드 프레임(365)은, 도 2에 보이는 것처럼, 램프(341)로부터의 빛을 액정 표시판 조립체(300)로 유도 및 확산하는 도광판(342) 및 복수의 광학 시트(343), 그리고 램프(341)의 하부에 위치하며 램프(341)로부터의 빛을 조립체(300) 쪽으로 반사시키는 반사판(344)을 수납한다. 복수의 램프(341)는 양단의 전극이 병렬로 연결되어 있으며 병렬 구동된다.

인버터 PCB(960)는 램프(341)를 점멸하기 위한 회로 기판으로, 본 발명에 따른 인버터가 실장된다. 도 11에 보이는 것처럼, 인버터 PCB(960)에는 2개의 변압기(TF1, TF2)와 전류 감지부를 이루는 저항(R1, R2, R3)이 탑재되고, 도시되어 있지 않지만 피드백 회로부(950)와 피드백 컨트롤러(930)를 이루는 저항, 축전기, 코일, 연산 증폭기 등의 전자 부품이 탑재된다. 인버터 PCB(960)는 커넥터(미도시)를 통하여 몰드 프레임(365)에 결합될 수도 있고, 몰드 프레임(365) 내에 부착될 수도 있으며, 이 둘을 단순히 와이어(wire)에 의하여 결합할 수도 있다.

제1 변압기(TF1)는 본 발명에 따른 전원 변환부(940)의 2차측 제1 코일(942)과 이에 대응하는 1차측 코일(941)을 결합하여 형성되고, 제2 변압기(TF2)는 전원 변환부(940)의 2차측 제2 코일(943)과 이에 대응하는 1차측 코일(941)을 결합하여 형성된다. 제1 변압기(TF1)와 제2 변압기(TF2)는 인버터 PCB(960) 위에서 길이 방향으로 분리되어 직렬 연결되어 있다. 즉, 제1 변압기(TF1)와 제2 변압기(TF2)의 1차측 코일(941)은 서로 직접 연결되어 있으며, 2차측 제1 코일(942)과 제2 코일(943)은 그 사이에 전류 감지부를 이루는 저항(R1, R2, R3)을 통하여 서로 연결되어 있다. 각 변압기(TF1, TF2)의 2차측 제1 코일(942) 및 제2 코일(943)은 병렬 연결되어 있는 램프(341) 전극에 연결되며, 1차측 코일(941)은 전원 변환부(940)에 포함되어 있는 저전압 교류 전압 단자(미도시)에 연결된다. 도 11에서, 제1 변압기(TF1)와 제2 변압기(TF2)가 인버터 PCB(960)의 양단에 위치하는 것으로 도시하였지만 이에 한정하지 않으며 두 개의 변압기(TF1, TF2)가 서로 가까이 위치하여도 무방하다.

이와 같이, 전원 변환부(960)의 변압기를 두 개로 분할하여 형성함으로써 보다 저렴하면서도 실장 면적이 줄어든 인버터 PCB를 구현할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

본 발명에 의하면, 플로팅 구동 방식을 채용하면서도 관전류에 대응하는 피드백 신호를 생성하여 안정적인 휘도를 나타내도록 관전류를 생성할 수 있다.

또한, 누설 전류를 뺀 순수한 관전류량에 비례하는 피드백 신호를 생성하여 인버터 컨트롤러에 공급함으로써, 램프를 플로팅 구동하였을 때, 보다 안정적인 휘도를 발생시킬 수 있다.

그리고, 본 발명에 의하면, 누설 전류가 2차측의 어느 쪽 코일에서 발생하더라도 램프에 흐르는 순수한 관전류에 대응하는 피드백 신호를 생성할 수 있다. 더욱이 센터 접점의 전압를 추출하지 않으므로 피드백 회로부를 간단하게 구현할 수 있다.

본 발명에 의하면, 전원 변환부의 변압기를 두 개로 분할하여 형성함으로써 보다 저렴하면서도 실장 면적이 줄어든 인버터 PCB를 구현할 수 있다.

Claims

상기 2차측 코일에 흐르는 전류를 감지하는 전류 감지부,

상기 피드백 회로부로부터 상기 피드백 신호를 받아 상기 램프에 흐르는 전류가 일정하도록 상기 전원 변환부를 제어하는 인버터 컨트롤러

를 포함하는 인버터.

제1항에서,

상기 전원 변환부는 병렬 연결된 복수의 램프를 구동시키는 인버터.

제1항에서,

상기 전원 변환부는 상기 램프 양단에 크기는 동일하고 극성이 반대인 전압을 인가하는 인버터.

제1항에서,

상기 램프는 외부 전극을 가지는 인버터.

제1항에서,

상기 전류 감지부는 상기 2차측 제1 코일과 제2 코일 사이에 직렬 연결된 제1 저항 및 제2 저항, 그리고 상기 제1 및 제2 저항 사이의 접점과 접지 사이에 연결된 제3 저항을 포함하는 인버터.

제2항에서,

상기 제1 내지 제3 저항은 같은 저항값을 갖는 인버터.

제5항에서,

상기 감지 신호는 상기 2차측 제1 코일과 상기 제1 저항 사이의 제1 접점 전압과 상기 2차측 제2 코일과 상기 제2 저항 사이의 제2 접점 전압 중 어느 한 전압인 인버터.

제7항에서,

상기 피드백 회로부는 상기 어느 한 전압을 정류하여 상기 피드백 신호를 생성하는 인버터.

제5항에서,

상기 감지 신호는,

상기 제1 저항과 상기 제2 저항 사이의 제2 접점 전압

인 인버터.

제9항에서,

상기 피드백 회로부는,

상기 정류된 어느 한 전압과 상기 정류된 제2 접점 전압의 일차식으로 표현되는 상기 피드백 전압을 생성하는 연산부

를 포함하는 인버터.

제10항에서,

상기 연산부는,

상기 제1 연산 증폭기의 출력 신호와 2배의 상기 정류된 제2 접점 전압을 더하여 반전시키는 제2 연산 증폭기

를 포함하는 인버터.

제5항에서,

상기 감지 신호는,

상기 2차측 제1 코일과 상기 제1 저항 사이의 제1 접점 전압,

상기 2차측 제2 코일과 상기 제2 저항 사이의 제3 접점 전압

인 인버터.

제12항에서,

상기 피드백 회로부는,

상기 제1 내지 제3 접점 전압을 정류하는 정류부, 그리고

상기 정류된 제1 접점 전압과 상기 정류된 제2 접점 전압의 일차식으로 표현되는 제1 피드백 신호를 생성하는 제1 연산부와 상기 정류된 제3 접점 전압과 상기 정류된 제2 접점 전압의 일차식으로 표현되는 제2 피드백 신호를 생성하는 제2 연산부를 포함하는 연산부

를 포함하고,

상기 연산부는 상기 제1 피드백 신호와 상기 제2 피드백 신호 중 작은 값을 상기 피드백 신호로서 상기 피드백 컨트롤러에 출력하는

인버터.

제13항에서,

상기 제2 연산부는 상기 정류된 제3 접점 전압을 반전시키는 제3 연산 증폭기와, 상기 제3 연산 증폭기의 출력 신호와 2배의 상기 정류된 제2 접점 전압을 더하여 반전시키는 제4 연산 증폭기를 포함하는

인버터.

제5항에서,

상기 감지 신호는,

상기 2차측 제2 코일과 상기 제2 저항 사이의 제2 접점 전압

인 인버터.

제15항에서,

상기 피드백 회로부는

상기 정류된 제1 접점 전압과 상기 정류된 제2 접점 전압의 일차식으로 표현되는 제1 피드백 신호를 생성하는 제1 연산부와 상기 정류된 제1 접점 전압과 상기 정류된 제2 접점 전압의 또 다른 일차식으로 표현되는 제2 피드백 신호를 생성하는 제2 연산부를 포함하는 연산부

를 포함하고,

인버터.

제16항에서,

상기 제2 연산부는 제3 저항, 제4 저항, 제2 피드백 저항, 그리고 상기 제3 및 상기 제4 저항을 통하여 각각 상기 제1 및 제2 접점 전압을 입력받고 상기 제2 피드백 저항을 통하여 부궤환 하는 제2 연산 증폭기를 포함하는

인버터.

제17항에서,

상기 제1 피드백 저항과 상기 제1 저항과 상기 제2 저항의 비는 1 : 3 : 1.5이고, 상기 제2 피드백 저항과 상기 제3 저항과 상기 제4 저항의 비는 1 : 1.5 : 3인 인버터.

제5항에서,

상기 2차측 제1 코일과 이에 대응하는 상기 1차측 코일을 결합하여 제1 변압기를 형성하고, 상기 2차측 제2 코일과 이에 대응하는 상기 1차측 코일을 결합하여 제2 변압기를 형성하며, 상기 제1 변압기와 상기 제2 변압기는 분리되어 인버터 PCB 상에 연결되어 있는 인버터.

제19항에서,

상기 제1 변압기와 상기 제2 변압기는 상기 인버터 PCB 상에서 길이 방향의 양단에 배치되어 있는 인버터.

복수의 램프를 구비하는 램프부,

상기 램프로부터 광을 받아 영상 신호를 표시하는 액정 표시판 조립체

를 포함하고,

상기 인버터는,

상기 2차측 코일에 흐르는 전류를 감지하는 전류 감지부,

상기 피드백 회로부로부터 상기 피드백 신호를 받아 상기 램프부에 흐르는전류가 일정하도록 상기 전원 변환부를 제어하는 인버터 컨트롤러

를 포함하는

액정 표시 장치.

제21항에서,

상기 복수의 램프는 병렬 연결되어 구동되는 액정 표시 장치.

제21항에서,

상기 인버터는 상기 램프부 양단에 크기는 동일하고 극성이 반대인 전압을 인가하는 액정 표시 장치.

제21항에서,

상기 복수의 램프는 외부 전극을 가지는 액정 표시 장치.

제21항에서,

상기 전류 감지부는 상기 2차측 제1 코일과 제2 코일 사이에 직렬 연결된 제1 저항 및 제2 저항, 그리고 상기 제1 및 제2 저항 사이의 접점과 접지 사이에 연결된 제3 저항을 포함하는 액정 표시 장치.

제25항에서,

상기 제1 내지 제3 저항은 같은 저항값을 갖는 액정 표시 장치.

제25항에서,

상기 감지 신호는 상기 2차측 제1 코일과 상기 제1 저항 사이의 제1 접점 전압과 상기 2차측 제2 코일과 상기 제2 저항 사이의 제2 접점 전압 중 어느 한 전압인 액정 표시 장치.

제25항에서,

상기 감지 신호는,

상기 제1 저항과 상기 제2 저항 사이의 제2 접점 전압

인 액정 표시 장치.

제25항에서,

상기 감지 신호는,

상기 2차측 제1 코일과 상기 제1 저항 사이의 제1 접점 전압,

상기 2차측 제2 코일과 상기 제2 저항 사이의 제3 접점 전압

인 액정 표시 장치.

제25항에서,

상기 감지 신호는,

상기 2차측 제2 코일과 상기 제2 저항 사이의 제2 접점 전압

인 액정 표시 장치.

제25항에서,

상기 인버터가 실장되어 있는 인버터 PCB를 더 포함하고,

상기 2차측 제1 코일과 상기 2차측 제1 코일에 대응하는 상기 1차측 코일을 결합하여 제1 변압기를 형성하고, 상기 2차측 제2 코일과 상기 2차측 제2 코일에 대응하는 상기 1차측 코일을 결합하여 제2 변압기를 형성하며, 상기 제1 변압기와 상기 제2 변압기는 분리되어 상기 인버터 PCB 상에 연결되어 있는

액정 표시 장치.