KR20050096752A - 백라이트 구동장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 백라이트 구동장치에 관한 것으로, 백라이트의 전원부로부터 인가되는 전원을 스위칭부를 통해 순차적으로 위상지연 스위칭하여 조명부의 외부전극 형광램프들에 인가함으로써, 조명부의 외부전극 형광램프들의 발광 구간이 순차적으로 위상 지연되어 구동되므로, 입력 전류리플이 대폭 감소되고, 초기 구동시의 돌입전류를 최소화할 수 있게 된다.

Description

백라이트 구동장치{APPARATUS FOR DRIVING BACKLIGHT}
본 발명은 백라이트 구동장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액정 표시소자의 백라이트에 적용되는 외부전극 형광램프(external electrode fluorescent lamp : EEFL)의 입력 전류리플(input current ripple) 및 돌입전류(inrush current)를 최소화하기에 적당하도록 한 백라이트 구동장치에 관한 것이다.
일반적으로, 널리 사용되고 있는 표시장치들 중의 하나인 음극선관(cathode ray tube : CRT)은 텔레비젼을 비롯해서 계측기기, 정보 단말기기 등의 모니터에 주로 이용되고 있으나, 제품이 갖는 무게와 크기로 인해 전자 제품의 소형화 및 경량화의 요구에 적극 대응할 수 없었다.
따라서, 상기 음극선관을 대체하기 위해 소형, 경량화 및 저소비전력의 장점을 갖춘 액정 표시소자가 활발하게 개발되어 왔고, 최근에는 평판 표시장치로서의 역할을 충분히 수행할 수 있을 정도로 개발되어 수요가 지속적으로 증가되고 있다.
상기 액정 표시소자의 원리는 액정의 광학적 이방성과 분극 성질을 이용한 것이다. 즉, 방향성을 갖고 있는 액정 분자의 배향 방향을 분극성을 이용하여 인위적으로 조절하면, 액정의 배향 방향에 따른 광학적 이방성에 의해 빛을 투과 및 차단시킬 수 있게 된다. 이것을 응용하여 표시장치로 사용한다. 현재에는 박막 트랜지스터와 그것에 연결된 화소전극이 행렬 방식으로 배열된 능동 매트릭스 액정 표시소자가 뛰어난 화질을 제공하기 때문에 가장 많이 사용되고 있다.
상기한 바와같은 액정 표시소자는 자체적으로 발광하지 못하고, 빛의 투과율을 조절하여 화상을 표시하기 때문에 표시패널에 빛을 조사하기 위한 별도의 장치, 즉 백라이트가 요구된다.
상기 백라이트를 통해 표시패널에 조사되는 빛의 균일도를 향상시키기 위하여 표시패널과 백라이트 사이에 확산판 및 반사판 등이 구비될 수 있다.
최근 들어, 표시패널의 대형화 및 고선명화 요구에 따라 액정 표시소자에 적용되는 백라이트는 높은 휘도의 빛을 방사하는 복수의 발광램프들로 구성되며, 이들 발광램프들로는 냉음극 형광램프(cold cathode fluorescent lamp : CCFL)나 외부전극 형광램프가 주로 사용되고 있다.
도1은 상기 냉음극 형광램프가 백라이트에 적용된 예를 보인 예시도이다.
도1을 참조하면, 복수의 냉음극 형광램프(20)들은 확산판(11)과 반사판(12) 사이에 나란하게 배치되며, 그 냉음극 형광램프(20)들에서 전면으로 방사되는 빛은 확산판(11)을 통해 표시패널에 조사되고, 배면으로 방사되는 빛은 반사판(12)에 의해 반사되어 확산판(11)을 통해 표시패널에 조사된다.
도2는 상기 도1에 도시된 복수의 냉음극 형광램프(20)들이 배치된 백라이트의 조명부 및 그 전원부를 보인 예시도이다.
도2를 참조하면, 백라이트의 조명부(2)는 복수의 냉음극 형광램프(20)들이 배치되고, 백라이트의 전원부(3)는 상기 조명부(2)의 냉음극 형광램프(20)들을 개별적으로 구동시키는 복수의 인버터(30)들이 구비된다. 이때, 인버터(30)의 출력단에는 각각 변압기(31)와 커패시터(32)가 개별적으로 구비된다.
상기 복수의 냉음극 형광램프(20)들이 적용된 백라이트는 조명부(2)에 배치되는 냉음극 형광램프(20)들이 많아질수록 그 냉음극 형광램프(20)들을 구동시키기 위해 전원부(3)에 구비되는 인버터(30)들도 많아질 수 밖에 없기 때문에 액정 표시소자의 박형화를 저해하는 요소가 되고, 제조 원가를 상승시키는 요인이 된다.
특히, 각각의 냉음극 형광램프(20)들 및 인버터(30)들의 특성편차에 따라 조명부(2)의 휘도 편차가 발생하며, 이는 인버터(30)들의 출력단에 개별적으로 구비되는 변압기(31)들의 출력 전압 및 주파수의 편차에 가장 큰 영향을 받는다.
또한, 상기 냉음극 형광램프(20)들은 램프 내부에 전극을 설치하기 때문에 제조, 사용 및 발광효율에서 각종 문제점이 발생된다.
따라서, 최근 들어 액정 표시소자의 백라이트에 외부전극 형광램프가 적용되고 있다.
상기 외부전극 형광램프는 냉음극 형광램프와 달리 방전관 외부에 전극을 설치함에 따라 면 광원을 쉽게 제작할 수 있고, 액정 표시소자의 발열량을 크게 감소시킴과 아울러 전극 손상에 따른 램프손상을 방지할 수 있게 되며, 냉음극 형광램프에 비해 5배 이상의 에너지 효율을 갖는 차세대 조명램프이다.
도3은 상기 복수의 외부전극 형광램프들이 배치된 백라이트의 조명부 및 그 전원부를 보인 예시도이다.
도3을 참조하면, 백라이트의 조명부(102)는 복수의 외부전극 형광램프(120)들이 나란하게 배치되고, 외부전극 형광램프(120)들의 방전관 외부에 구비된 제1,제2외부전극(121A,121B)들을 각각 공통 연결시키는 제1,제2공통전극(122A,122B)들이 배치되며, 백라이트의 전원부는 상기 제1,제2공통전극(122A,122B)들과 접속되어 외부전극 형광램프(120)들을 동시에 구동시키는 인버터(130)가 구비된다. 이때, 인버터(130)에는 제어부(132)가 구비되어 인버터(130)의 출력단에 구비된 제1,제2변압기(131A,131B)들의 1차단에 전압을 인가함으로써, 제1,제2변압기(131A,131B)들의 2차단에 각각 접속된 제1,제2공통전극(122A,122B)들을 통해 외부전극 형광램프(120)들을 동시에 구동시키게 된다.
상기한 바와같이 복수의 외부전극 형광램프(120)들이 적용된 백라이트는 외부전극 형광램프(120)들의 방전관 외부에 구비되는 제1,제2외부전극(121A,121B)들을 하나의 인버터(130)를 통해 동시에 구동시킴에 따라 전술한 냉음극 형광램프들이 적용된 백라이트에 비해 액정 표시소자의 박형화에 유리하고, 제조 원가를 절감시킬 수 있으며, 특히 인버터(130)의 출력단에 구비되는 제1,제2변압기(131A,131B)들의 특성편차에 의해 조명부(102)의 휘도 편차가 발생되는 것을 최소화할 수 있게 된다.
그러나, 상기 복수의 외부전극 형광램프(120)들이 적용된 백라이트는 외부전극 형광램프(120)들이 하나의 인버터(130)를 통해 병렬 접속되어 동위상으로 구동됨에 따라 입력 전류리플이 매우 크고, 또한 초기 구동시의 돌입전류가 매우 크다.
따라서, 액정 표시소자의 잡음 및 화상 노이즈를 발생시키는 원인이 되고, 인버터(130)에 구비되는 제1,제2변압기(131A,131B)들이나 스위칭 소자들의 손상이나 오동작이 발생하는 문제점이 있었다.
특히, 상기 백라이트의 입력 전류리플 및 돌입전류는 대전류가 흐르는 30 인치 이상의 대형 액정 표시소자에서 치명적인 문제가 되고 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 본 발명의 목적은 액정 표시소자의 백라이트에 적용되는 외부전극 형광램프의 입력 전류리플 및 돌입전류를 최소화할 수 있는 백라이트 구동장치를 제공하는데 있다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 백라이트 구동장치는 복수의 외부전극 형광램프들이 병렬 배치된 조명부와; 상기 외부전극 형광램프들의 제1외부전극들과 스위칭부의 스위칭소자들을 통해 연결되는 제1공통전극 및 상기 외부전극 형광램프들의 제2외부전극들과 연결되는 제2공통전극과; 상기 제1,제2공통전극들에 적어도 하나의 변압기를 통해 전원을 인가함과 아울러 상기 스위칭부의 스위칭소자들에 순차적으로 위상 지연되는 제어신호들을 인가하여 상기 외부전극 형광램프들의 제1외부전극들에 인가되는 전원을 순차적으로 위상지연시키는 제어부를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와같은 본 발명에 의한 백라이트 구동장치를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도4는 본 발명에 의한 백라이트 구동장치의 블럭구성을 보인 예시도이다.
도4를 참조하면, 본 발명에 의한 백라이트 구동장치는 복수의 외부전극 형광램프들이 병렬 배치된 조명부(202)와; 상기 조명부(202)의 외부전극 형광램프들을 구동시키는 인버터(230)와; 상기 인버터(230)로부터 조명부(202)의 외부전극 형광램프들에 인가되는 전원을 순차적으로 위상지연 스위칭하는 스위칭부(240)로 구성된다.
상기 인버터(230)에는 제어부(232)가 구비되어 인버터(230)의 출력단에 구비된 제1,제2변압기(231A,231B)들의 1차단에 전원을 인가함으로써, 제1,제2변압기(231A,231B)들의 2차단을 통해 조명부(202)의 외부전극 형광램프들을 병렬 구동시키게 된다.
상기 스위칭부(240)는 상기 제1변압기(231A)의 2차단을 통해 조명부(202)의 외부전극 형광램프들의 제1외부전극에 인가되는 전원을 순차적으로 위상지연 스위칭한다.
따라서, 상기 조명부(202)의 외부전극 형광램프들은 발광 구간이 순차적으로 위상 지연되어 구동되므로, 입력 전류리플이 대폭 감소되고, 초기 구동시의 돌입전류를 최소화할 수 있게 된다.
도5는 상기 본 발명에 의한 백라이트 구동장치의 내부구성을 보다 상세히 보인 예시도이고, 도6은 상기 제어부(232)로부터 상기 스위칭부(240)에 인가되는 제어신호의 파형을 보인 예시도다.
도5를 참조하면, 백라이트의 조명부(202)는 복수의 외부전극 형광램프(220)들이 나란하게 배치되고, 상기 외부전극 형광램프(220)들의 방전관 외부에 구비된 제1외부전극(221A)들이 스위칭부(240)의 스위칭소자(241)들을 통해 각각 제1공통전극(222A)에 연결되며, 상기 외부전극 형광램프(220)들의 방전관 외부에 구비된 제2외부전극(221B)들은 제2공통전극(222B)에 공통 연결된다.
그리고, 백라이트의 전원부는 상기 제1,제2공통전극(222A,222B)들과 접속되어 외부전극 형광램프(220)들을 구동시키는 인버터(230)가 구비된다. 이때, 인버터(230)에는 제어부(232)가 구비되어 인버터(230)의 출력단에 구비된 제1,제2변압기(231A,231B)들의 1차단에 전압을 인가함으로써, 제1,제2변압기(231A,231B)들의 2차단에 각각 접속된 제1,제2공통전극(222A,222B)들을 통해 외부전극 형광램프(220)들을 병렬 구동시키고, 아울러 도6에 도시된 바와같이 순차적으로 위상 지연되는 제어신호(CS1~CSn)들을 상기 스위칭부(240)에 인가하여 상기 제1변압기(231A)의 2차단을 통해 조명부(202)의 외부전극 형광램프(220)들의 제1외부전극(221A)들에 인가되는 전원이 순차적으로 위상지연되도록 한다. 이때, 램프-온 구간(L-ON)과 램프-오프(L-OFF) 구간을 갖는 제어신호(CS1~CSn)들은 5ms 정도의 주기(200 Hz 정도의 주파수)를 갖고, 위상지연 시간은 주기/n 로 설정될 수 있다.
상기 제어신호(CS1~CSn)들의 램프-온 구간(L-ON)과 램프-오프(L-OFF) 구간은 듀티 비라 지칭하며, 표시패널로부터 표시되는 화상의 휘도에 따라 변화한다.
따라서, 상기 조명부(202)의 외부전극 형광램프(220)들은 발광 구간이 순차적으로 위상 지연되어 구동되므로, 입력 전류리플이 대폭 감소되고, 초기 구동시의 돌입전류를 최소화할 수 있게 된다.
한편, 상기 도5에서는 백라이트의 조명부(202)에 배치되는 외부전극 형광램프(220)들의 제1외부전극(221A)들이 스위칭부(240)의 스위칭소자(241)들을 통해 개별적으로 제1공통전극(222A)에 연결되고, 외부전극 형광램프(220)들의 제2외부전극(221B)들이 개별적으로 제2공통전극(222B)에 연결되는 경우로 한정하여 도시하고 있으나, 상기 외부전극 형광램프(220)들을 소정 갯수씩(예를 들어, 2개씩, 3개씩 등등) 그룹화하여 복수의 그룹들을 구성한 다음 각각의 그룹을 구성하는 외부전극 형광램프(220)들의 제1,제2외부전극(221A,221B)들을 각각 공통 접속시키고, 외부전극 형광램프(220)들의 제1외부전극(221A)들을 스위칭부(240)의 스위칭소자(241)들을 통해 각 그룹별로 제1공통전극(222A)에 연결시키며, 외부전극 형광램프(220)들의 제2외부전극(221B)들을 각 그룹별로 제2공통전극(222B)에 연결시킬 수 있다.
상술한 바와같이 본 발명에 의한 백라이트 구동장치는 백라이트의 전원부로부터 인가되는 전원을 스위칭부를 통해 순차적으로 위상지연 스위칭하여 조명부의 외부전극 형광램프들에 인가함으로써, 조명부의 외부전극 형광램프들의 발광 구간이 순차적으로 위상 지연되어 구동되므로, 입력 전류리플이 대폭 감소되고, 초기 구동시의 돌입전류를 최소화할 수 있게 된다.
따라서, 액정 표시소자의 잡음 및 화상 노이즈를 최소화할 수 있는 효과가 있고, 인버터에 구비되는 변압기들이나 스위칭소자들의 손상이나 오동작을 방지할 수 있는 효과가 있으며, 특히 백라이트의 입력 전류리플 및 돌입전류를 최소화함에 따라 대전류가 흐르는 30 인치 이상의 대형 액정 표시소자에 안정적으로 적용할 수 있는 효과가 있다.
도1은 냉음극 형광램프가 백라이트에 적용된 예를 보인 예시도.
도2는 도1에 도시된 복수의 냉음극 형광램프들이 배치된 백라이트의 조명부 및 그 전원부를 보인 예시도.
도3은 복수의 외부전극 형광램프들이 배치된 백라이트의 조명부 및 그 전원부를 보인 예시도.
도4는 본 발명에 의한 백라이트 구동장치의 블럭구성을 보인 예시도.
도5는 본 발명에 의한 백라이트 구동장치의 내부구성을 보다 상세히 보인 예시도.
도6은 도5에 있어서, 제어부로부터 스위칭부에 인가되는 제어신호의 파형을 보인 예시도.
***도면의 주요부분에 대한 부호의 설명***
202:조명부 230:인버터
231A:제1변압기 231B:제2변압기
232:제어부 240:스위칭부

Claims (6)

  1. 복수의 외부전극 형광램프들이 병렬 배치된 조명부와; 상기 외부전극 형광램프들의 제1외부전극들과 스위칭부의 스위칭소자들을 통해 연결되는 제1공통전극 및 상기 외부전극 형광램프들의 제2외부전극들과 연결되는 제2공통전극과; 상기 제1,제2공통전극들에 적어도 하나의 변압기를 통해 전원을 인가함과 아울러 상기 스위칭부의 스위칭소자들에 순차적으로 위상 지연되는 제어신호들을 인가하여 상기 외부전극 형광램프들의 제1외부전극들에 인가되는 전원을 순차적으로 위상지연시키는 제어부를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 제어장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 외부전극 형광램프들의 제1외부전극들은 소정 갯수씩 그룹화되어 상기 스위칭부의 스위칭소자들을 통해 제1공통전극에 연결되고, 상기 외부전극 형광램프들의 제2외부전극들은 제1외부전극들과 동일하게 그룹화되어 제2공통전극에 연결되는 것을 특징으로 하는 백라이트 제어장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제어신호들은 5ms 정도 주기의 램프-온 구간과 램프-오프 구간을 갖는 파형인 것을 특징으로 하는 백라이트 제어장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제어신호들의 위상 지연시간은 주기/제어신호들의 갯수 인 것을 특징으로 하는 백라이트 제어장치.
  5. 복수의 외부전극 형광램프들이 병렬 배치된 조명부와; 상기 조명부의 외부전극 형광램프들을 구동시키는 인버터와; 상기 인버터로부터 상기 조명부의 외부전극 형광램프들에 인가되는 전원을 순차적으로 위상지연 스위칭하는 스위칭부를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 구동장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 인버터는 1차단에 인가되는 전원을 2차단을 통해 상기 조명부의 외부전극 형광램프들에 인가하는 적어도 하나의 변압기와; 상기 변압기의 1차단에 전원을 인가하고, 상기 스위칭부에 순차적으로 위상지연되는 제어신호들을 인가하는 제어부를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 구동장치.
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KR100691634B1 (ko) * 2006-06-08 2007-03-12 삼성전기주식회사 Ｌｃｄ 백라이트 인버터 구동회로

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