KR20070071338A - 평판표시장치용 인버터 구동방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 구동방법에 관한 것으로서, 제1라인에 연결되고 디지털신호에 의해 각각 스위칭 제어되어 제1도통로를 형성하는 제1 및 제2트랜지스터와; 제2라인에 연결되고 디지털신호에 의해 각각 스위칭 제어되어 제2도통로를 형성하는 제3 및 제4트랜지스터를 포함하는 풀브리지 회로를 구비한 표시장치용 인버터의 램프전류 제어방법으로서, 서로 상이한 위상차를 가지는 두개의 디지털신호로 구성된 디지털신호쌍을 복수개 생성하는 단계와; 상기 복수개의 디지털신호쌍 중 제1 및 제2디지털신호쌍을 선택하는 단계와; 상기 선택된 제1 및 제2디지털신호쌍을 상기 풀브리지회로로 인가하여 상기 제1도통로 또는 제2도통로를 형성하는 단계를 포함하는 평판표시장치용 인버터 구동방법을 제공하며, 디지털 제어 방식의 인버터에서도 미세한 전류의 출력이 가능하게 하여 선형적인 전류제어를 수행할 수 있다. 이는 곧 표시장치용 램프의 휘도를 미세하게 제어할 수 있도록 하여 보다 경쟁력 있는 표시장치를 제공하는 효과가 있다.

Description

평판표시장치용 인버터 구동방법{inverter driving method for plat panel display}
도 1은 풀-브리지 방식의 인버터를 통한 램프전류 제어방법을 설명하기 위한 인버터 회로
도 2a 및 2b는 각각 풀-브리지 방식의 인버터의 제1 구동예시에 따른 게이트 온 펄스 타이밍도와 램프전류량을 예시한 도면
도 3a 및 3b는 각각 풀-브리지 방식의 인버터의 제2 구동예시에 따른 게이트 온 펄스 타이밍도와 램프전류량을 예시한 도면
도 4a 및 4b는 각각 본 발명에 따른 표시장치용인버터 구동방법을 설명하기 위한 제1디지털신호쌍의 디지털신호 타이밍도와 그에 따라 인버터회로에서 출력되는 전류를 예시한 도면
도 5a 및 5b는 각각 본 발명에 따른 표시장치용인버터 구동방법을 설명하기 위한 제2디지털신호쌍의 디지털신호 타이밍도와 그에 따라 인버터회로에서 출력되는 전류를 예시한 도면
도 6a 및 6b는 각각 본 발명에 따른 표시장치용인버터 구동방법을 설명하기 위한 제3디지털신호쌍의 디지털신호 타이밍도와 그에 따라 인버터회로에서 출력되 는 전류를 예시한 도면
<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>
10 : 풀-브리지 20 : 승압부
30 : 램프부 C1,C2 : 제1 및 제2코일
32 : 램프 S1~S4 : 제1 내지 제4트랜지스터
본 발명은 구동방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 디지털 구동 IC를 이용하는 표시장치용 인버터에서의 정교한 전류 제어방법에 관한 것이다.
디스플레이 장치 중 특히 액정표시장치는 소형 및 박형화와 저전력 소모의 장점을 가지며, 노트북 컴퓨터, 사무자동화 기기, 오디오/비디오 기기 등으로 이용되고 있다. 특히, 스위치 소자로서 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor : 이하 "TFT"라 함)가 이용되는 액티브 매트릭스 타입의 액정표시장치는 동적인 이미지를 표시하기에 적합하다.
이러한 액정표시장치는 일반적으로 액정패널과 이를 구동하기 위한 패널구동회로 및 백라이트와 상기 백라이트를 구동하기 위한 인버터로 구성된다.
상기한 백라이트로 사용되는 램프로는 냉음극 형광램프(CCFL: Cold cathode fluorescent lamp) 등이 주로 사용되는데, 상기 냉음극 형광램프(CCFL)을 구동하기 위해서는 예를 들어, 시동전압 약 1000V, 동작전압 약 600V 와 같이 높은 교류전압을 필요로 하는데, 이처럼 높은 전압은 노트북 컴퓨터나 텔레비전 수상기 등의 직류전원으로부터 인버터를 통해 교류 변환시켜 얻는다.
이런 냉음극 형광램프(CCFL)의 구동을 위한 인버터는 다양한 회로가 제안되어 있으나 통상 IC(Integrated circuit) 형태로 제작된 타려식 풀-브리지(full bridge) 인버터가 널리 사용되고 있는데, 풀-브리지 인버터는 전류량이 곧 휘도와 비례하는 냉음극 형광램프에 대해 선형적인 전류량 제어가 가능하기 때문이다.
도 1은 풀-브리지 인버터를 통한 램프전류 제어방법을 설명하기 위한 인버터 회로로서, 풀-브리지(10)와, 승압부(20), 램프부(30)로 구성된다.
제1 내지 제4트랜지스터(S1~S4)를 구비한 풀-브리지(10)로부터 1차코일(C1)로 전압(Vo)이 인가되고, 상기 1차코일(C1)로부터 2차코일(C2) 측으로 전압이 승압되어 유도되고, 상기 승압된 2차코일(C2) 전압(V1)은 램프부(30)에 구성된 각 램프(32)의 양단 전극으로 인가된다.
상기한 바와 같은 풀-브리지 인버터에서 상기 램프(32)의 휘도를 결정하는 전류량은 상기 풀-브리지(10)의 각 트랜지스터의 채널이 열리는 게이트 온(gate on) 시간에 따라 결정되는데, 이는 각 트랜지스터(S1 내지 S4)에 인가되는 게이트 온(gate on) 신호의 위상 전이(phase shift)를 통해 조절 가능하다.
즉, 도 2a 및 3a와 같이 풀-브리지(10)의 포지티브 도통로(S1 및 S2 온 스위칭)과 네거티브 도통로(S3 및 S4 온 스위칭)으로 구분되어 각각의 스위치에 인가되 는 게이트 온 펄스를 참조하면, 각 도통로의 형성을 위해 인가되는 게이트 온 펄스를 각각 시간차를 두어(즉, 위상을 쉬프트하여) 인가함으로써, 도 2b 및 도 3b와 같이 각각 생성되는 전류의 진폭을 변화시킬 수 있는 것이다. 도시된 게이트 온 펄스는 상기 풀-브리지(10)의 각 트랜지스터(S1 내지 S4)가 N 타입 트랜지스터인 경우에 대한 신호로써, 하이레벨 구간에 각 스위치(S1 내지 S4)는 게이트 온(gate on) 상태가 된다.
부가하여 설명하면, 도 2a 및 도 2b에서는 풀-브리지(10)의 각 도통로 형성을 위해 게이트 온 펄스를 인가함에 있어서 상기 게이트 온 펄스의 유효 인가 시간의 50%만큼 시간을 지연시켜 인가하는 경우의 게이트 온 펄스 타이밍과 그에 따라 생성된 램프전류(전류량 A)를 예시하고 있으며, 도 3a 및 3b에서는 각 도통구간에 대해 게이트 온 펄스를 인가함에 있어서 상기 게이트 온 펄스의 유효 인가 시간의 30%만큼 시간을 지연시켜 인가하는 경우의 게이트 온 펄스 타이밍과 그에 따라 상기 전류량 A와 상이한 진폭으로 생성된 램프전류(전류량 B)를 예시하고 있다.
이처럼 풀-브리지 인버터에서의 위상 쉬프트(phase shift)를 이용한 램프 전류량 제어방법은, 상기 풀-브리지로 위상 쉬프트된 게이트 온 펄스를 인가함에 있어서 별도의 쉬프트 스텝이 없는 아날로그 구동 방식의 인버터에서는 실행이 가능하나, 구동 주파수가 존재하는 디지털 구동방식의 인버터에서는 상기한 방법으로는 선형적인 전류제어를 수행할 수 없다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 디지털 구동방식의 인버터에서도 선형적인 전류제어가 가능하도록 하는 표시장치용 인버터의 전류제어방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 제1라인에 연결되고 디지털신호에 의해 각각 스위칭 제어되어 제1도통로를 형성하는 제1 및 제2트랜지스터와; 제2라인에 연결되고 디지털신호에 의해 각각 스위칭 제어되어 제2도통로를 형성하는 제3 및 제4트랜지스터를 포함하는 풀브리지 회로를 구비한 표시장치용 인버터의 전류제어 방법으로서, 서로 상이한 위상차를 가지는 두개의 디지털신호로 구성된 디지털신호쌍을 복수개 생성하는 단계와; 상기 복수개의 디지털신호쌍 중 제1 및 제2디지털신호쌍을 선택하는 단계와; 상기 선택된 제1 및 제2디지털신호쌍을 상기 풀브리지회로로 인가하여 상기 제1도통로 또는 제2도통로를 형성하는 단계를 포함하는 표시장치용 인버터 구동방법을 제공한다.
상기 디지털신호는 펄스폭변조 신호인 것을 특징으로 한다.
상기 제1 및 제2디지털신호쌍 중 하나 이상의 디지털신호쌍을 다수번 인가하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 내지 제4트랜지스터는 MOSFET인 것을 특징으로 한다.
상기 디지털신호는 인버터용 마이크로 컨트롤러 유닛으로부터 출력되는 것을 특징으로 한다.
상기 각 디지털 신호의 주파수는 모두 동일한 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
먼저 본 발명에 따른 표시장치용 인버터 구동방법은, 표시장치용 형광램프의 구동을 위해 마이크로 컨트롤러 유닛(Micro controller unit:MCU)(미도시됨)으로부터 동일한 주파수로 출력되는 디지털신호에 의해 스위칭 제어되는 풀-브리지 회로를 구비한 인버터에서의 전류량을 제어하기 위한 방법으로 상기 디지털신호를 인가함에 디더링(dithering)의 개념을 적용한다.
여기서, 상기 마이크로 컨트롤러 유닛(MCU)은 피드백회로(미도시됨)로부터 감지된 신호를 내부 기준과 비교하고 그 비교 결과에 따라 램프를 구동하는데 필요한 AC전압을 생성하기 위해 적절한 방법으로 상기 풀-브리지 회로의 각 스위치를 온/오프 제어하는 펄스폭변조(pulse width modulation:이하 PWM) 신호를 발생시키는 회로부이다. 여기서, 상기 램프는 냉음극 형광램프(CCFL)이다.
전술된 도 1의 회로도를 참조하여 설명하면, 본 발명에서는 복수개의 트랜지스터(S1 내지 S4)를 구비한 풀-브리지(10)를 제어하기 위해 인버터용 마이크로 컨트롤러 유닛(MCU)에서 주파수를 가지고 출력되는 PWM신호(즉, 디지털신호)에 디더링의 개념을 적용하여 풀-브리지(10)로 출력함으로써 풀-브리지(10)에서 생성되는 전류의 미세 제어를 수행한다.
상기 풀브리지(10)를 정전압 및 부전압 출력을 수행하는 전기회로적 경로로써 제1 및 제2도통로로 구분할 때, 상기 제1 및 제2트랜지스터(S1, S2)는 마이크로 컨트롤러 유닛(MCU)으로부터 출력되는 제1 및 제2디지털신호에 의해 각각 스위칭 제어되어 제1도통로를 형성하고, 상기 제3 및 제4트랜지스터(S3, S4)는 마이크로 컨트롤러 유닛으로부터 출력된 제3 및 제4디지털신호에 의해 각각 스위칭 제어되어 제2도통로를 형성한다.
이때, 일 도통로 형성을 위해서 제1위상차를 가지는 두개의 디지털신호로 구성된 제1디지털신호쌍과, 제2위상차를 가지는 두개의 디지털신호로 구성된 제2디지털신호쌍을 각각 인가하되, 상기 제1 및 제2디지털신호쌍의 인가 회수를 상이하게 조절함으로써 전류 디더링 효과를 얻을 수 있다.
예를 들어, 상기 풀-브리지(10)로 인가되는 PWM신호의 위상이 한 스텝 쉬프트 될 때마다 출력전류가 0.8mA씩 변화할 경우, 4.8mA에서 5.6mA 사이의 전류는 얻을 수 없으나 본 발명의 전류 디더링 개념을 적용한 방법으로는, 5.6mA를 출력하도록 두 디지털신호의 위상이 쉬프트된 디지털신호쌍를 한번 인가하고 이후 4.8mA를 출력하도록 두 디지털신호의 위상이 쉬프트된 또다른 디지털신호쌍을 일곱 번 인가하면 최종 출력전류는 각 디지털신호쌍의 입력에 의해 출력되는 전류의 RMS(root mean square) 값인 {(5.6*1)+(4.8*7)}/8=4.9(단위:mA)와 같이 나타난다.
이하 본 발명의 상세한 설명을 위해 도 4a 및 4b, 도 5a 및 5b, 도 6a 및 6b를 참조한다. 상기 도 4a 내지 도 6b는 각각 본 발명에 따른 표시장치용인버터 구동방법을 설명하기 위한 제1 내지 제3디지털신호쌍의 디지털신호 타이밍도와 그에 따라 인버터회로에서 출력되는 전류를 예시한 도면이다.
설명의 편의를 위해 도 4a, 5a, 6a의 도면에는 각각 상기 풀-브리지(10)의 제1 및 제2트랜지스터(S1, S2)로 인가되는 디지털신호만을 나타내었고, 도 4b, 5b, 6b에는 상기 풀-브리지(10)의 제1도통로 및 제2도통로를 통해 생성된 전체 전류의 RMS값을 예시하였다.
도시된 도 4a 및 4b는 각각 상기 풀-브리지(10)의 제1 및 제2트랜지스터(S1, S2)로 입력되는 제1디지털신호쌍을 나타낸 도면으로, 일 디지털신호에 비해 타 디지털신호가 디지털신호의 유효인가시간 대비 50% 만큼의 시간 지연되어 입력되는 디지털신호쌍으로서 생성전류가 5.6mA(RMS값)이고, 상기 도 5a 및 5b는 각각 상기 풀-브리지(10)의 제1 및 제2트랜지스터(S1, S2)로 입력되는 제2디지털신호쌍을 나타낸 도면으로, 일 디지털신호에 비해 타 디지털신호가 디지털신호의 유효인가시간 대비 40% 만큼의 시간 지연되어 입력되는 디지털신호쌍으로서 생성전류가 4.8mA(RMS값)이며, 마지막으로 상기 도 6a 및 6b는 각각 상기 풀-브리지(10)의 제1 및 제2트랜지스터(S1, S2)로 입력되는 제3디지털신호쌍을 나타낸 도면으로, 일 디지털신호에 비해 타 디지털신호가 디지털신호의 유효인가시간 대비 30% 만큼의 시간 지연되어 입력되는 디지털신호쌍으로서 이때의 생성전류가 4.0mA(RMS값)를 나타낸다.
상기와 같이 두 디지털신호의 상이한 위상차에 따라 상이하게 출력되는 전류값을 가지는 제1 내지 제3디지털신호쌍 중 두개의 디지털신호쌍을 선택하여 인가회수를 조합하면 미세한 전류를 출력할 수 있는데, 예를 들어 5.5mA의 전류를 출력하기 위해서는 상기 제1디지털신호쌍을 7번 인가하고 또한 상기 제2디지털신호쌍을 1번 인가하게 되면 {(5.6*7)+(4.8*1)}/8=5.5mA와 같이 5.5mA의 전류를 얻을 수 있 다. 또한 예를 들어 4.3mA의 전류를 출력하고자 할 경우에는 상기 제2디지털신호쌍을 3번 인가하고 또한 상기 제3디지털신호쌍을 5번 인가하면 {(4.8*3)+(4.0*5)}/8=4.3mA와 같이 원하는 미세 전류를 얻을 수 있다.
상기와 같이 설명한 본 발명에 따른 표시장치용 인버터의 전류제어 방법은, 디지털 제어 방식의 인버터에서도 미세한 전류의 출력이 가능하게 하여 선형적인 전류제어를 수행할 수 있다. 이는 곧 표시장치용 램프의 휘도를 미세하게 제어할 수 있도록 하여 보다 경쟁력 있는 표시장치를 제공하는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 제1라인에 연결되고 제1 및 제2디지털신호에 의해 각각 스위칭 제어되어 제1도통로를 형성하는 제1 및 제2트랜지스터와; 제2라인에 연결되고 제3 및 제4디지털신호에 의해 각각 스위칭 제어되어 제2도통로를 형성하는 제3 및 제4트랜지스터를 포함하는 풀브리지 회로를 구비한 표시장치용 인버터의 램프전류 제어방법으로서,
    서로 상이한 위상차를 가지는 두개의 디지털신호로 구성된 디지털신호쌍을 복수개 생성하는 단계와;
    상기 복수개의 디지털신호쌍 중 제1 및 제2디지털신호쌍을 선택하는 단계와;
    상기 선택된 제1 및 제2디지털신호쌍을 상기 풀브리지회로로 인가하여 상기 제1도통로 또는 제2도통로를 형성하는 단계
    를 포함하는 평판표시장치용 인버터 구동방법
  2. 청구항 제 1 항에 있어서,
    상기 디지털신호는 펄스폭변조 신호인 것을 특징으로 하는 평판표시장치용 인버터 구동방법
  3. 청구항 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2디지털신호쌍 중 하나 이상의 디지털신호쌍을 다수번 인가하는 것을 특징으로 하는 평판표시장치용 인버터 구동방법
  4. 청구항 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제4트랜지스터는 MOSFET인 것을 특징으로 하는 평판표시장치용 인버터 구동방법
  5. 청구항 제 1 항에 있어서,
    상기 디지털신호는 인버터용 마이크로 컨트롤러 유닛으로부터 출력되는 것을 특징으로 하는 평판표시장치용 인버터 구동방법
  6. 청구항 제 1 항에 있어서,
    상기 각 디지털 신호의 주파수는 모두 동일한 것을 특징으로 하는 평판표시장치용 인버터 구동방법
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